HCLIM

Uppdaterad  
Publicerad  

HCLIM är ett så kallat sömlöst modellramverk som utvecklats av flera europeiska nationella meteorologiska tjänster. Modellsystemet ger flexibilitet eftersom det innehåller en rad olika atmosfäriska modellkonfigurationer, var och en anpassad för olika horisontella upplösningar. Den här texten innehåller fördjupad information om HCLIM. Vill du få mer grundläggande kunskap om hur en klimatmodell fungerar? Läs mer i SMHIs kunskapsbank. 

Modellramverket HCLIM underlättar observationshantering, klimatgenerering, lateral gränskoppling samt efterbehandling, och är klimatversionen av systemet HIRLAM-ALADIN Research on Mesoscale Operational NWP in Euromed (HARMONIE).

HCLIM har utvecklats av ett konsortium av nationella meteorologiska institut i nära samarbete med HIRLAM-ALADIN NWP- och ACCORD-modellutvecklingen. HCLIM innehåller tre olika atmosfäriska fysikpaket AROME, ALARO och ALADIN, som är utformade för användning vid olika horisontella upplösningar. Den senaste versionen är HCLIM43 efterträder de tidigare versionerna HCLIM38 (Belušić et al., 2020) och HCLIM36 (Lindstedt et al., 2015; Lind et al., 2016). Versionen har visat sig effektiv i olika simuleringar över olika domäner (t.ex. Belušić et al., 2020; Lind et al., 2020, 2023; Wu et al., 2020; Wang et al., 2023) och internationella samarbetsprojekt (t.ex, Coppola et al., 2020; Ban et al., 2021; Pichelli et al., 2021; Berthou et al., 2022; Médus et al., 2022; Lipzig et al., 2023). HCLIM utmärker sig som ett robust regionalt klimatmodelleringssystem.

HCLIM-AROME är särskilt utvecklat för användning vid upplösningar som tillåter konvektion, speciellt djup konvektion, och tillämpas i allmänhet på horisontella upplösningar som är mer detaljerade än i fyra kilometers skala. I HCLIM-AROME används den icke-hydrostatiska dynamiska kärnan (Bubnova et al. 1995; Bénard et al. 2010), som utvecklats av ALADIN. Den löser de helt komprimerbara Euler-ekvationerna med en semi-implicit, semi-Lagrangisk diskretisering på två tidsnivåer på ett Arakawa A-grid. I vertikalen används en massbaserad hybrid tryckterrängföljande koordinat (Simmons och Burridge, 1981; Laprise, 1992).

HCLIM-AROME parameteriserar strålningen med hjälp av en tvåströmsapproximation i modellkolumner som beaktar effekterna av ytlutningar. Beräkningarna av den kortvågiga strålningen följer Fouquart och Bonnel (1980), medan den långvågiga strålningen kommer från en snabb radiativ överföringsmodell (RRTM) med 16 spektralband (Mlawer et al., 1997; Iacono et al., 2008). De optiska molnegenskaperna för flytande moln kommer från Morcrette och Fouquart (1986) och från Ebert och Curry (1992) för ismoln. HARMONIE-AROME använder ett mikrofysikaliskt system med blandad fas, ICE3-systemet (Pinty och Jabouille 1998, Lascaux et al., 2006) med ytterligare modifieringar för kalla förhållanden som kallas OCND2 (Müller et al., 2017), där molnvatten och is samt regn, snö och graupel är prognostiska variabler. Hagel antas bete sig som stora graupelpartiklar. Turbulensparametriseringen är det system som kallas HARMONIE with RACMO Turbulence (HARATU; Lenderink och Holtslag, 2004; Bengtsson et al., 2017).

HCLIM-ALARO används vanligtvis för gridstorlekar på fyra kilometer och större, och använder den hydrostatiska versionen av den dynamiska kärnan (Temperton et al., 2001). ALARO-0 användes i HCLIM38. Den nyare versionen ALARO-1 (Termonia et al., 2018) har hittills inte implementerats i HCLIM. I HCLIM38-ALARO används strålningsschemat ACRANEB2 av Ritter och Geleyn (1992) och Mašek et al. (2016). Djup konvektion parametriseras med hjälp av 3MT-systemet (Gerard et al., 2009), som separerar upplösta storskaliga och konvektiva moln för att undvika dubbelräkning av konvektiva processer vid högre upplösningar. Turbulensparametriseringen är ett pseudoprognostiskt system för turbulent kinetisk energi (pTKE) (Geleyn et al., 2006), en utvidgning av det vertikala diffusionssystemet av Louis-typ (Louis 1979).

HCLIM-ALADIN, som används som hydrostatisk modell, används för simuleringar med rutnätsavstånd nära eller större än tio kilometer. Det är den begränsade versionen av den globala modellen ARPEGE, från vilken den ärver alla dynamik- och fysikalternativ, vilket beskrivs i Termonia et al. (2018). På samma sätt som för AROME är strålningsschemat ett förenklat strålningsschema anpassat från ECMWF, beskrivet i Mascart och Bougeault (2011). Djup konvektion är parametriserad enligt Bougeault (1985), och turbulens redovisas med CBR-systemet (Cuxart et al., 2000) med blandningslängden från Bougeault och Lacarrere (1989). Mikrofysikaliska parametrar baseras på Lopez (2002) och Bouteloup et al. (2005).

Ramverket för ytparametrisering i HCLIM är SURFEX [Surface externalise (Masson et al., 2013)]. Heterogeniteten i subgridytan representeras av fyra plattor som omfattar naturliga kontinentala ytor, hav, inlandsvatten och stadsområden. Stadsytor simuleras med TEB (Town Energy Balance; Masson, 2000) som baseras på Urban Canyon-metoden (Nunez och Oke, 1977). Naturliga ytor parametriseras med modellen Interactions Soil-Biosphere-Atmosphere (ISBA, Noilhan och Planton, 1989). Inlandsvattnet simuleras med hjälp av sjömodellen FLake (Mironov et al., 2010). SURFEX är ett externt ytmodelleringssystem som är tillgängligt både offline och kopplat till atmosfäriska modeller. När SURFEX är kopplat till en atmosfärisk modell tar det emot variabler som nedåtriktad kortvågig och långvågig strålning, ytlufttryck, lufttemperatur, luftfuktighet, vind och nederbörd för varje tidssteg och använder dem sedan för att beräkna momentum- och ytenergiflöden. I HCLIM43 används SURFEX v8.1 tillsammans med markanvändningsdata ECOCLIMAP Second Generation 300m (Druel et al., 2022), sand/lera-data SoilGrids250m version 2.0 och orografidata GMTED2010. En mer ingående beskrivning av SURFEX v8.1 ges av Le Moigne (2018).

Skicka e-post

Du kommer att skicka ett e-postmeddelande till Fuxing Wang.