• Tiada Hasil Ditemukan

Sensi&vity  of  Surface  Climate  over  the   CORDEX-­‐SEA  Regions  to  Different  Physical  

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Sensi&vity  of  Surface  Climate  over  the   CORDEX-­‐SEA  Regions  to  Different  Physical  "

Copied!
36
0
0

Tekspenuh

(1)

Sensi&vity  of  Surface  Climate  over  the   CORDEX-­‐SEA  Regions  to  Different  Physical  

Parameteriza&ons  in  RegCM4  

Fredolin  T.  Tangang   Liew  Ju  Neng  

Ngai  Sheau  Tieh   Chung  Jing  Xiang   Tay  Tze  Wei  

The  Na&onal  University  of  Malaysia  (UKM)  

 

 

  The  2nd  Southeast  Asia  Regional  Climate  Downscaling    (SEACLID)/CORDEX  Southeast  Asia  Workshop  

(2)

CORDEX-­‐SEA  Domain  

•  East-­‐West  :    ~81.14°E  to  ~143.86°E  

•  North-­‐South  :  ~15.04°S  to  ~  39.84°N  

•  Grid  :  36  km  ×  36  km  

Revised  plan  

• East-­‐West  :    ~90°E  to  ~143.86°E  

• North-­‐South  :  ~15.04°S  to  ~  27°N  

• Grid  :  25  km  ×  25  km  

(3)

Overview  

•  Issue  on  data  used  for  comparison  &  workaround   strategy  

•  SensiYvity  experiments  &  highlight  of  results  

•  Choosing  the  best  combinaYon  physical  

parameterizaYons  for  SEACLID/CORDEX-­‐SEA  

•  How  do  the  convecYve  parameterizaYons  differs?  

•  Shrinking  the  domain  size  while  increasing  its  res.  

•  Some  extras  which  we  have  done…  

(4)

Issue  &  Workaround  Strategy  

Annual  mean  rainfall    

(Highest  –  Lowest)   Annual  mean  temperature    

(CRU  –  APHRO)  

One  important  issue:    

VariaYons  among  the  observaYonal  products  can  be  large!  

Strategy:  compare  with  mulYple  gridded  products  

(5)

Annual  PrecipitaYon  Biases  (vs  CRU)    

Too  wet  !!!  

SYll  too  wet  over     the  equatorial  regions!  

N/A  

(6)

…cont.  

Most  of  the  simulaYons  produce  drier  climate     over  the  equatorial  regions,    

except  that  used  MIT  over  the  land.    

(7)

PrecipitaYon  SpaYal  Comparison  

SpaYal  comparison:  

•  Generally,  the  simulaYons  have  much  higher  spaYal  variaYons.  

•  CorrelaYon  –  moderate  (~0.5-­‐0.7)  –  complex  land/coastal  configuraYon.    

•  Inter-­‐model  variaYons  higher  during  the  winter  season.  

•  Exp14  (Grell(L)/MIT(O))  tends  to  have  smaller  RMSE.      

Overall,  the  Grell(L)/MIT(O)  experiments  seems  to  have  

beker  correlaYon  and  smaller  RMSE  with  CRU  

(8)

Legend:  

PrecipitaYon  Temporal  Comparison  (Annual  Cycles)  

•  Generally,  the  simulaYons  capture  the  seasonal  cycles   reasonably  well.    

Grell/AS,  Grell(O)/MIT(L),  Kuo  

(9)

R1   R2   R3   R4  

R5   R6   R7   R8   R9   R10   R11  

R12   R13   R14  

R15  R16   R17   R18   R19   R20  

•  Zeng  (iocnrough=1)   usually  have  smaller   RMSEs.  

•  Generally,  pure  Grell   have  smaller  RMSE  with   all  4  observaYonal  data.  

PrecipitaYon  Annual  Cycles  (vs  4  Obs.):  RMSE      

3.49        3.21      8.00      6.13        7.64  11.86      5.96      7.77      3.33      2.88      2.85      4.69      3.43        3.98      3.42      4.22      3.75  

MIT  

MIT(O)/Grell(L)   MIT(L)/Grell(O)  

Grell/FC   Kuo  

(10)

MIT  

MIT(O)/Grell(L)  

R1   R2   R3   R4  

R5   R6   R7   R8   R9   R10   R11  

R12   R13   R14  

R15  R16   R17   R18   R19   R20  

MIT(L)/Grell(O)  

Grell/FC   Kuo  

PrecipitaYon  Annual  Cycles  (vs  4  Obs.):  CorrelaYon  Coefficient      

0.51      0.55      0.72      0.70      0.71      0.31      0.68      0.67      0.50      0.55      0.52      0.58      0.67      0.67      0.66      0.61       0.64  

•  Generally,  all  pure  MIT   experiments  have  

beker  correlaYon  with   all  4  observaYonal  data    

While  MIT  poor  in  gepng  the  annual  cycle  amplitude   correct,  overall,  it  out  performs  the  others  in  simulaYng  

the  annual  cycle  shape  correctly  

(11)

For  precipitaYon…  

•  In  terms  of  spaYal:  Grell(L)/MIT(O)  

•  In  terms  of  temporal:    MIT  (but  with  higher  RMSE)  

Check  Point#1  

Yet  to  be  able  to  decide  the  best  

scheme,  need  to  look  at  other  

variables,  and  study  both  the  

schemes  more…  

(12)

•  Generally  BOTH  MIT  and  Grell(L)/MIT(O)  have  stronger  interannual  variability.  

•  Grell(L)/MIT(O)  has  very  strong  inter-­‐annual  variability  over  the  Eastern  Indian   Ocean.  

Coefficient  of  variaYons  of  the  annual  precipitaYon  (1989-­‐2008)  

Exp05  -­‐  MIT   Exp14  –  Grell(L)/MIT(O)   ERA  Interim  

TRMM  

(13)

Annual  Mean  Temperature  Biases  (vs  CRU)  

N/A  

(14)

…cont.   Inter-­‐model  variaYon  is  small  

(15)

Mean  Temperature  SpaYal  Comparison  

SpaYal  comparison:  

•  All  the  simulated  mean  temperature  spaYal  pakerns  show  high  fidelity   and  consistency.  

•  Higher  spaYal  correlaYons  between  the  modeled  and  the  observed   values.    

(16)

Legend:  

Mean  Temperature  Temporal  Comparison  (Annual  Cycles)  

•  Generally,  the  simulaYons  capture  the  seasonal  cycles  well,  but  with  notable   cold  biases.      

Grell/AS,  Grell(O)/MIT(L)  

(17)

R1   R2   R3   R4  

R5   R6   R7   R8   R9   R10   R11  

R12   R13   R14  

R15  R16   R17   R18   R19   R20  

•  Less  sensiYve  across  the   different  ocean  flux  

treatments.    

•  MIT  scheme  has  beker   skills.    

Mean  Temperature  Annual  Cycles  (vs  2  Obs.):  RMSE      

2.82      2.96      1.21      1.44        1.34      2.12      2.20      2.17      2.79      2.93      2.90      1.65        1.77        1.78    2.29      2.26      2.34  

MIT  

MIT(O)/Grell(L)   MIT(L)/Grell(O)  

Grell/FC   Kuo  

(18)

MIT  

MIT(O)/Grell(L)  

R1   R2   R3   R4  

R5   R6   R7   R8   R9   R10   R11  

R12   R13   R14  

R15  R16   R17   R18   R19   R20  

MIT(L)/Grell(O)  

Grell/FC   Kuo  

Mean  Temperature  Annual  Cycles  (vs  2  Obs.):  CorrelaYon  Coefficient      

0.88      0.88      0.85      0.86      0.86      0.77        0.88      0.88    0.64      0.67      0.72    0.89      0.90      0.90      0.90      0.90      0.90  

•  Generally,  the  simulaYons   capture  the  shape  of  the   annual  cycle  well,  notably   the  MIT,  MIT(O)/Grell(L)   and  Kuo.  

(19)

Standard  DeviaYon  of  Mean  Temperature  

•  Comparable  to  observaYon,  but  lower  interannual  variabiliYes   in  the  simulaYons,  parYcularly  Exp05  using  MIT  scheme.  

ERA  Interim   CRU  

Exp05  -­‐  MIT   Exp14  –  Grell(L)/MIT(O)  

(20)

Monsoon  CirculaYon  

Comparing  the  Yme-­‐laYtude  cross  secYon  of  U  and  V  wind  at  850hPa:    

Exp04  –  06  (marked  ▲)  &  Exp13  –  15  (marked  ▼)  simulated  monsoon   circulaYon  closest  to  ERA-­‐Interim.  

(21)

Searching  for  the  Best  CombinaYon  Physical   ParameterizaYons    

PrecipitaYon   Temperature   Monsoon  CirculaYon  

Count  the  frequencies  of  each  of  the  18  (17)  experiments  appeared  as  the  best  3   for  each  criteria  

(22)

 

…cont.  

MIT  &  Grell(L)/MIT(O)  performs  beker  than  the  others,     with  MIT  out  performs  Grell(L)/MIT(O).  

MIT   Grell(L)/MIT(O)  

(23)

Where  are  the  areas  most  sensiYve  to  the  convecYve   parameterizaYon?  

•  Winter        :    Equator  region  (land,  e.g.  Borneo,  Sumatera)  

•  Summer  :    Indian  Ocean  (Bay  of  Bengal),  Indo  China  Region,  Central  of    

   Borneo,  West  Philippines    

•  ConvecYve  parameterizaYon  affected  the  mariYme  countries.  

Variance  of  the  Simulated  Seasonal  Rainfall  Values  [Zeng  (iocnrough=1)]  

(24)

Where  are  the  areas  most  sensiYve  to  the  convecYve   parameterizaYon?  

•  Winter        :    East  of  Philippine/Western  pacific.    

•  Summer  :    over  the  Indochina  regions  (land).  

•  Regions  over  the  equator  are  generally  less  sensiYve  to  convecYve   parameterizaYon  when  simulaYng  the  temperature.  

Variance  of  the  Simulated  Seasonal  Temperature  Values  [Zeng  (iocnrough=1)]  

(25)

•  PrecipitaYon:  choosing  the  correct  convecYve  scheme  or  correct   combinaYon  of  ocean  flux  treatment  and    convecYve  scheme  is   crucial.    

•  Temperature:  less  sensiYve  to  ocean  flux  treatment  compare  to   deep  convecYve  parameterizaYon.  

•  MIT    scheme  produces  too  much  of  rainfall  over  land.    

•  Grell(L)/MIT(O)  improves  the  rainfall  simulaYons  but  making  the   Indo-­‐China  regions  a  lot  cooler.    

•  The  magnitude  of  the  interannual  variability                -­‐  rainfall:  stronger  compare  to  observaYons.  

           -­‐  temperature:  comparable  with  the  observaYons  but    weaker      

SuggesYon:  MIT,  with  some  expert  tuning  of  MIT  convecYve  scheme   or  SUBEX  moisture  scheme.  

Check  Point#2  

(26)

•  To  assess  the  impact:  short  (5  years)  experiments  (Exp05  and   Exp14)  were  ran  while  coping  with  Yme  and  resources  

constrain.  

Shrinking  the  Domain  Size  while  Increasing  Its  ResoluYon  

Experiments  sepngs:  

 

  -­‐Domain:    

25  km  ×  25  km;    

~90°E  to  ~143.86°E  ,  ~15.04°S  to  ~  27°N    

 

 -­‐Run  length:    

2003  –  2007  (5  years)  

 other  sepngs  remain  the  same  as  Exp05  or  Exp14  

(27)

Ori.  Domain/Res.  vs  New  Domain/Res.  

vs.  CRU:   PrecipitaYon   Mean  Temperature  

Ori   New   Ori   New  

Exp  05  

Exp  14  

Exp  05  

Exp  14  

NO  significant  deterioraYon  of  spaYal  biases.  

(28)

Ori.  Domain/Res.  vs  New  Domain/Res.  (Exp05)  

NO  significant   deterioraYon  in  

the  quality  of   the  simulated   seasonal  cycle.  

0.67                                                                          0.67   6.43                                                                          6.15  

0.85                                                                    0.86   1.83                                                                            1.78  

Corr.  Coef.   RMSE  

(29)

Ori.  Domain/Res.  vs  New  Domain/Res.  (Exp14)  

0.65                                                                        0.68   3.24                                                                                  2.89  

0.87                                                                  0.89   2.17                                                                      2.21  

NO  significant   deterioraYon  in  

the  quality  of   the  simulated   seasonal  cycle.  

Corr.  Coef.   RMSE  

(30)

1.  Tiedtke  (1989)  convecYve  parameterizaYon  scheme  (labelled  as  S77).  

2.  RegCM  version  4.4*  (labelled  as  V44E1)  

•  V44E1  follows  MIT  scheme  +  some  TUNINGS…  

*RegCM  4.4  fix  BATSe  land  surface  roughness  calculaYon.  

Some  extras  which  we  have  done…  

Experiments  sepngs:  

  -­‐Domain:    

25  km  ×  25  km;    

~90°E  to  ~143.86°E  ,  ~15.04°S  to  ~  27°N    

  -­‐Run  length:    

2003  –  2007  (5  years)  

(31)

SpaYal  Comparison  

vs.  CRU  

•  Tiedtke  scheme  (marked  as  magenta  ■)  show  beker  spaYal  pakern   compared  to  MIT  &MIT(O)/Grell(L)…    

•  SIGNIFICANT  improvement  over  spaYal  pakern  simulated  using  MIT   scheme  when  using  RegCM4.4  (marked  as  orange  ▼)  in  precipitaYon.  

(32)

Seasonal  Cycle  (Annual  PrecipitaYon)  

0.67                0.69                0.65                  0.67              0.68              0.66                0.69   6.43                7.90                3.24                6.15                2.89                2.57              4.09  

0.85                0.86                0.87                0.86                0.89              0.70                0.87   1.83                  1.72              2.17                1.78                2.21                1.44                 1.32  

Improvement  in   RMSE  

Corr.  Coef.   RMSE  

(33)

Placing  everything  on  the  balance…  (MulY  criteria  sel.  w.r.t.  V44E1)  

•  Experiment  using  RegCM4.4  doing  much  beker  than  those   using  RegCM4.3  

•  But  Tiedtke  scheme  seems  to  out  performs  the  others…  

BUT…  

(34)

…cont.    

TRMM  

S77   V44E1  

Tiedtke  seems  to  dry  up  the  ocean!  

(35)

•  Choosing  the  smaller  domain,  higher  resoluYon  will  not   deteriorate  the  simulaYon  but  beneficial  (esp.  lesser   compuYng  resources  need)  

 

•  Will  be  best  if  RegCM  4.4  is  used  in  our  future  simulaYons.  

SuggesYon:  MIT,  with  some  expert  tuning  of  MIT  convecYve   scheme  or  SUBEX  moisture  scheme.  

 

Check  Point#3  

(36)

   

Thank  You  

Rujukan

DOKUMEN BERKAITAN

The concept of clinical pharmacy practice in hospital settings comprises functions require pharmacists applying their scientific body of knowledge to improve and promote health

The sea surface circulation pattern over the coast of Peninsula Malaysia's East Coast during Northeast Monsoon (NE) and Southwest Monsoon (SW) are derived

This study is focused on the local level to investigate the impacts of climate-related disaster to urban physical infrastructure, especially water infrastructure

In contrast, the acid hydrolyzed product of 70% acetone extract of the pericarp and shell and 80% methanol extract of the pericarp were significantly different in both

JABATAN PENGAIRAN DAN SALIRAN KEMENTERIAN

Initial Member Countries: Malaysia, Indonesia, Vietnam, Philippines, Thailand.. First Workshop hosted by Hanoi University of Science, Vietnam, 2-3

4.11 Linear correlation between the DPPH free radical scavenging activity and total phenolic content of fractions and crude extract

Especially, the model is matched the spati al and temporal distribution with high-resolution observation data (APHRODITE, 0.25 o ). •  The model simulates the seasonal evolution of