E tanulmányban bemutatandó vizsgálataink során a RegCM4.5 klímamodellel végeztünk modellfuttatásokat 10 km-es horizontális felbontás mellett a Kárpát-medencére az 1981–1990 időszakra. A kezdeti- és peremfeltételeket az ERA-Interim reanalízis adatbázis (0,75°-os horizontális felbontás mellett) szolgáltatta. A szimulációk főbb beál-lításai az 1. táblázatban láthatók. A validációhoz a rácsponti adatokat tartalmazó CarpatClim adatbázist (Szalai et al. 2013) választottuk, mivel Magyarország területére jelenleg ez a publikusan elérhető legrészletesebb, legfinomabb horizontális felbontású adatbázis.
1. táblázat. Az elvégzett szimulációk közötti legfontosabb különbségek
Futtatás jelölése Dinamika Mikrofizikai séma
H_SUBEX hidrosztatikus SUBEX
H_NMIC hidrosztatikus új mikrofizika
NH_SUBEX nem-hidrosztatikus SUBEX
NH_NMIC nem-hidrosztatikus új mikrofizika
A meteorológiai változók orográfiától való jelentős függése miatt az egész területre vonatkozó átlagértékek mellett két kisebb – domborzatát tekintve jelentősen eltérő – régiót (1. ábra) választottunk ki, melyekre az egyes vizsgála-tok során területi átlagokat számoltunk.
1. ábra. A CarpatClim adatbázis által lefedett területen belül a vizsgálat során kijelölt Tátra térsége (északabbra talál-ható piros téglalap) és az Alföld azonos területű, kisebb része (délebbre találtalál-ható piros téglalap).
Eredmények
A modellfuttatások outputjai közül MSc diplomamunka (Kalmár 2017) keretében részletesen vizsgáltuk a hőmér-sékletet, a csapadékot, a konvektív csapadékot, a talajnedvesség-tartalmat és a napfénytartamot. A következőkben a teljes csapadékra és a konvektív csapadékra kapott eredményekre fókuszálunk.
A csapadék és annak hibája köztudottan nagymértékben függ a domborzattól. A hegységekben a nem-hidrosz-tatikus közelítéssel készített szimulációk nagyobb mértékben becsülték felül a csapadékot, mint a hidrosznem-hidrosz-tatikus közelítést alkalmazó modellfuttatások. Az Alföldre az évszakos átlagokat tekintve elmondható, hogy a legtöbb szimuláció alulbecsülte a csapadékot, legnagyobb mértékben a nem-hidrosztatikus futás az új mikrofizikai sémával.
A Taylor-diagramról leolvasható (2. ábra), hogy a SUBEX sémát alkalmazó szimulációk mellett a legkevésbé pontos a csapadékbecslés, ugyanis ezen modellfuttatások esetén a legnagyobbak a kapott hibák és szórások. A megfigyelésekhez az új mikrofizika alkalmazásával végzett szimulációk vannak a legközelebb, ezeknek a referencia adatokhoz közelebbi a szórása is. A teljes kivágatra átlagolt SUBEX-szel készült szimulációk korrelációja a méré-sekkel erősebb, mint az új mikrofizikával készülteké, de ez adódhat a térségen belüli hibák egymást kompenzáló eredőjéből is. A korrelációs együttható mindegyik szimulációval és mindegyik térségre vonatkozólag meghaladta a 0,8 értéket.
2. ábra. Az átlagos havi csapadékösszeg időbeli menetének Taylor-diagramja (1981–1990)
Az Alföldre és a Tátra térségére átlagolt átlagos havi konvektív csapadékösszegek a 3. ábrán láthatók. Az Alföldre vonatkozóan a két nem-hidrosztatikus közelítéssel készült futás (NH_SUBEX, NH_NMIC) között a csapadékel-oszlás időbeli menetében kisebb éven belüli különbségek jelentkeznek, mint a két hidrosztatikus futás esetén. A téli félév hónapjaiban 20 mm alatti értékek fordultak elő mind a négy szimuláció esetében, télen pedig várako-zásainknak megfelelően minimális – 0 mm körüli – konvektív csapadékösszegeket kaptunk. Fontos megjegyezni, hogy a késő tavaszi, kora nyári időszakban a hidrosztatikus közelítéssel készített szimulációk akár 30 mm-rel is meghaladták nem-hidrosztatikus közelítést alkalmazó szimulációk havi átlagos konvektív csapadékösszegét. Ez az eredmény összhangban van a teljes csapadékösszegekre kapott eredményeinkkel, továbbá a talajnedvesség-tartalom vizsgálatakor (Kalmár 2017) is a hidrosztatikus dinamikával adódtak a magasabb értékek. Az összes modellszimu-láció esetén a legmagasabb átlagos konvektív csapadékösszeget – a teljes csapadékösszeghez hasonlóan – májusra vagy júniusra kaptunk.
3. ábra. Az átlagos havi konvektív csapadékösszeg éven belüli eloszlása az alföldi területre (folytonos vonallal) és a Tátra környéki területre (szaggatott vonallal) (1981–1990)
A Tátrára vonatkozó konvektív csapadékösszegek menete hasonló a különböző beállítások mellett. A hegyvidéki területnél a legnagyobb értékek az NH_SUBEX futtatásnál fordultak elő, míg a második legnagyobb értéket az H_SUBEX eredményezte a nyári félévben (júliusban az NH_SUBEX-szel 114 mm/hónap, míg a H_SUBEX-szel 108 mm/hónap adódott). Ezek alapján elmondható, hogy a korábbi SUBEX séma a hegyvidéki területeken job-ban felülbecsli a csapadékot, mint az új mikrofizikai séma. Érdekes, hogy ebben a régiójob-ban a konvektív csapadék mennyisége a nagytérségű csapadéksémától jobban függ, mint attól, hogy hidrosztatikus dinamikát használunk-e vagy sem.
Összefoglalás
Összességében elmondható, hogy a korábbi (RegCM3.1 és RegCM4.3 futtatásokkal kapott) eredményekhez ké-pest (Torma et al. 2011; Pieczka et al. 2017) a csapadék esetén javulás tapasztalható az új modellverzióval készí-tett szimulációkban. Megállapítható, hogy a hidrosztatikus közelítéssel készíkészí-tett szimulációk az új mikrofizikával pontosabb becsléseket eredményeztek. A nem-hidrosztatikus közelítés viszont nem okozott jelentős javulást, ami vélhetően összefügg a választott felbontással, és azzal, hogy az eddig elvégzett futtatásainkban a konvektív paramet-rizáció még nem került kikapcsolásra. A konvektív csapadék esetén is hasonló eredményeket kaptunk, mint a teljes csapadékösszeg vizsgálatakor: nyáron a hegységekben (Alpok, Kárpátok) jelentkeztek a nagyobb értékek.
Köszönetnyilvánítás
Kutatásainkat támogatta az Agrárklíma2 projekt (VKSZ_12-1-2013-0034), az OTKA K-120605 számú projektje, valamint a Széchenyi 2020 program az AgroMo kutatási projekt (GINOP-2.3.2-15-2016-00028) keretében.
i
rodaloM• Elguindi N., Bi X., Giorgi F., Nagarajan B., Pal J., Solmon F., Rauscher S., Zakey A., O’Brien T.,
Nogherotto R., Giuliani G. 2014: Regional climatic model RegCM Reference Manual version 4.5. ITCP, Trieste, Italy. 37 p.
• Kalmár T. 2017: Finomskálájú regionális klímamodellezés klímamodellezés – a RegCM4.5 regionális klímamodell alkalmazása. MSc diplomamunka (témavezető: Pieczka I., konzulens: Pongrácz R.) 73 p.
Eötvös Loránd Tudományegyetem, Budapest.
• Nogherotto R., Tompkins A. M., Giuliani G., Coppola E., Giorgi F. 2016: Numerical framework and performance of the new multiple-phase cloud microphysics scheme in RegCM4.5: precipitation, cloud microphysics, and cloud radiative effects. Geosci. Model Dev., 9, pp. 2533–2547
• Pal J. S., Small E., Eltahir E. 2000: Simulation of regionalscale water and energy budgets: representation of subgrid cloud and precipitation processes within RegCM. J. Geophys. Res., 105, pp. 567–594.
• Pieczka I., Bartholy J., Pongrácz R., Kelemen F. D., Kis A., André K. 2014: Regionális klímamodell-becslések a Kárpát-medencére. In: Pongrácz R., Mészáros R., Kis A., Leelőssy Á., Sábitz J. (szerk.): Légköri folyamatok előrejelzésének módszerei és alkalmazásai. A Meteorológiai TDK 2014. évi nyári iskola
előadásainak összefoglalói. ELTE Meteorológiai Tanszék, Budapest, pp. 96–101.
• Pieczka I., Pongrácz R., Szabóné André K., Kelemen F. D., Bartholy J. 2017: Sensitivity analysis of different parameterization schemes using RegCM4. 3 for the Carpathian region. Theoretical and Applied Climatology, 130, 3-4. DOI 10.1007/s00704-016-1941-4
• Szalai S., Auer I., Hiebl J., Milkovich J., Radim T., Stepanek P., Zahradnicek P., Bihari Z., Lakatos M., Szentimrey T., Limanowka D., Kilar P., Cheval S., Deak Gy., Mihic D., Antolovic I., Mihajlovic V., Nejedlik P., Stastny P., Mikulova K., Nabyvanets I., Skyryk O., Krakovskaya S., Vogt J., Antofie T., Spinoni J. 2013: Climate of the Greater Carpathian Region. Final Technical Report. www.carpatclim-eu.
• orgSundqvist H., Berge E., Kristjansson J. E. 1989: The effects of domain choice on summer precipitation simulation and sensitivity in a regional climate model. J. Climate, 11, pp. 2698–2712.
• Tiedtke M. 1993: Representation of clouds in large-scale models, Mon. Wea. Rev., 121, pp. 3040–3061.
• Tompkins A. M. 2007: Ice supersaturation in the ECMWF integrated forecast system. Q. J. R. Meteorol.
Soc., 133, pp. 53–63.
• Torma Cs., Coppola E., Giorgi F., Bartholy J., Pongrácz R. 2011: Validation of a high-resolution version of the regional climate model RegCM3 over the Carpathian basin. Journal of Hydrometeorology, 12/1, pp. 84–100.