Abstract
An applicability of Weather Research Forecasting Model (WRF) with single-layer surface parameterization schema to quantifying urban planetary boundary layer (PBL) structure and evolution is evaluated by comparing model-derived results versus conventional thermal profiler, surface and satellite data obtained in Chelyabinsk metropolitan area during typical winter anticyclon. Influence of detailed description of anthropogenic surface processes and landscape inhomoge neities onto urban heat island patterns is discussed also. WRF relatively well describes the observed vertical PBL structure with temperature inversion in stable surface layer below 150 m, and isothermal well-mixed layer above 300 m, but significantly (more than 40C) underestimates subsidence inversion cape intensity. Experiments reveal that an absolute difference between modeling and observed temperatures monotically decrease with time, and, after 18 hours model runs continuing within ±10C interval at all levels of PBL. Some inertia in evolution of modeled PBL is observedduring sunrise/sunset when rapid temperature change at low levels (less than 150 м) occurs. As was expected for cold weather temperatures below -150C and light winds, model fields are perturbed by presence of pronounced urban heat island (UHI) with two surface temperature anomaly up +2÷40C separated by cold river valley. Simulated 3D windflows suggest that highest temperature maxima in industrial park corresponds to surface divergence region and is produced by descending vertical air motion in contrast to valley convergence induced by horizontal “tunnel effects”. The interaction of UHI and complex terrain induced flows resulting unusually strong low level jet. It is assumed that such jet development produces wind shift. Overall circulations structure can be considered in term of UHI stationary frontal boundary – one of new object to future mesoscale studies
Highlights
Результаты моделирования и их анализПо способам сопоставления моделируемых и наблюдаемых полей метеовеличин, результаты работы объединены в три раздела, где обсуждается эволюция параметров приземного слоя и термическая структура погранслоя (3.1), пространственно-временные особенности (3.2) и циркуляционная система острова тепла (3.3). 3.1
При низких температурах и слабых ветрах поля метеохарактеристик изменяются под воздействием городского острова тепла, представляя собой две температурные аномалии до +2÷4 °С, разделенные более холодной областью долины реки
An applicability of Weather Research Forecasting Model (WRF) with single-layer surface parameterization schema to quantifying urban planetary boundary layer (PBL) structure and evolution is evaluated by comparing model-derived results versus conventional thermal profiler, surface and satellite data obtained in Chelyabinsk metropolitan area during typical winter anticyclon
Summary
По способам сопоставления моделируемых и наблюдаемых полей метеовеличин, результаты работы объединены в три раздела, где обсуждается эволюция параметров приземного слоя и термическая структура погранслоя (3.1), пространственно-временные особенности (3.2) и циркуляционная система острова тепла (3.3). 3.1. 3. Временной ход а) наблюдаемой tо и моделируемой tm температуры воздуха на высотах 70 и 155 м, а также б) их абсолютной разности Δt = to – tm на высотах 70 и 155 м; и в) на высотах 264 и 402 м. Результаты моделирования полей температур на σ-уровнях модели, расположенных в пограничном слое над городом показывают, что в течение двух суток 8–10 декабря 2011 г., суточный ход температуры заметно проявляется только до высоты около 100 м над земной поверхностью. Суточный ход температуры на этом уровне в приземном слое (≈ 70 м над поверхностью земли) в трех точках, где согласно распределению температур располагаются относительно холодные и теплые зоны, приведен на рис. Что в течение всего времени моделирования приземный слой долины реки остается на 1–2 °С более холодным. Остров тепла города Челябинска представляет гребень повышенной температуры, вытянутый с юга, юго-запада на север, северо-восток с понижением в пойме реки Миасс, которая протекает через город и огибает его с севера, а также меньшим повышением температуры над западной территорией города, где в основном располагается жилая застройка
Sign-in/Register to view highlights & summary 
Published Version (
Free)
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call