Huvudinnehåll
Utforska ett ämne i kunskapsbanken
Meteorologi
Faktapaket: Meteorologiska modeller
Molnparametrisering
Hur molnen beskrivs är en central del i de numeriska prognosmodellerna.
Molnens fysikaliska betydelse
Det är viktigt att representera moln i numeriska vädermodeller då de är avgörande för strålningsbalansen, den hydrologiska cykeln, samt genom processer så som kondensation och avdunstning hjälper till att värma upp och kyla ner atmosfären. Men att på ett korrekt sätt beskriva moln i numeriska vädermodeller är en stor utmaning, då molnbildning sker genom komplexa fysikaliska processer vilka växelverkar över olika skalor i atmosfären. Vidare så varierar molnens höjd och horisontella utbredning väldigt mycket, vilket medför att beskrivningen av moln är starkt kopplad till modellens vertikala och horisontella upplösning.
Geometri
Moln som bildas vid konvektion har en horisontell längdskala mellan några hundra meter och några kilometer, men kan växa vertikalt genom hela troposfären, medan moln associerade med synoptiska frontsystem har en horisontell längdskala på flera mil. Om modellens horisontella upplösning är tillräckligt hög, kan vi anta att en hel gridruta fylls av molnkondensat då vi når ett mättat tillstånd, och molnfraktionen i gridrutan blir antingen 0 eller 1. Då ligger parameteriseringsuppgiften i att beskriva molnets mikrofysik. Men att köra numeriska vädermodeller, eller klimatmodeller med så pass hög upplösning (några hundra meter) blir väldigt kostsamt.
Därför är en vanlig metod inom molnparameterisering att anta att det finns en inhomogen fördelning av vattenånga och temperatur inom en gridruta, då kan delar av gridrutan bli mättad och bilda moln om den relativa fuktigheten överstiger ett angivet kritiskt värde. Moln kan alltså bildas även om medelvärdet av gridrutans relativa fuktighet är mindre än 100%, och molnfraktionen i gridrutan blir ett värde mellan 0 och 1. När vi går mot högre modellupplösning så kan mer och mer av de djupa konvektiva molnen lösas upp. Men det finns fortfarande moln så som stratocumulus och "shallow cumulus" - "vackert väder moln" som fortfarande är mindre än modellupplösningen. Dessa moln är starkt kopplade till processer i gränsskiktet, så som turbulens och konvektion.
Mikrofysik
I mikrofysikschemat vill vi beskriva processerna för molnbildning, igångsättandet av nederbörd samt avdunstning av moln och nederbörd. För att göra det behöver vi beskriva fasövergången mellan vattenånga och molnkondensat (molndroppar) samt iskristaller. Nästa steg är att beskriva processer där vi bildar regn/snö/hagel från molndroppar och iskristaller, samt hur dessa advekteras och faller genom modellnivåerna, och till sist hur molndroppar/iskristaller/nederbörd avdunstar eller sublimeras. Vi representerar molndroppar, iskristaller, regn, kornsnö, snö och hagel med olika storleksspektrum som är karaktäriserade av modellparametrar så som massa (blandningsförhållande).
På SMHI
På SMHI utvecklar vi de numeriska vädermodellerna mot allt högre horisontell upplösning inom HIRLAM-projektet, vilket är ett internationellt samarbete mellan flera länder i Europa. Med högre modellupplösning vill vi försöka representera både små- och storskaliga effekter av djup konvektion och gravitationsvågor, och på det sättet modellera organisation av konvektiva moln till meso-skaliga vädersystem.

Bilden visar en simulering av molnen med en högupplöst modell (2 km), som plottats på samma sätt som en satellitbild. 20070812 kl 13.

Motsvarande satellitbild
Mer i detta faktapaket
- Meteorologi
Meteorologiska modeller
Prognosmodeller och kraftfulla datorer är grunden för dagens prognoser. Det finns många olika modeller som används för olika typer av prognoser.
- Meteorologiska modeller
Dataassimilering
Med hjälp av dataassimilering skapas startvärden (väderläget) för en numerisk prognosmodell. Det är en av de viktigaste komponenterna i ett prognos...
- Meteorologiska modeller
De första stegen mot numeriska prognoser
År 1956 gjordes de första datorbaserade prognoserna vid SMHI, men vägen dit var lång.
- Meteorologiska modeller
Ensembleprognoser
På grund av osäkerheten i indata och att atmosfären är icke-linjär går det inte att göra exakta förutsägelser av vädret. Detta leder till att se vä...
- Meteorologiska modeller
Hur är en numerisk väderprognosmodell uppbyggd?
Väderprognosproblemet är ett fysikaliskt problem, som kan formuleras matematiskt, som ett system av differentialekvationer. Här diskuteras själva p...
- Meteorologiska modeller
Kalmanfiltrering av numeriska prognoser
Kalmanfiltrering är en matematisk metod att optimalt bestämma statistiska parametrar ur ett begränsat antal observationer. Adaptiva filter är kraft...
- Meteorologiska modeller
Kaos - centralt för väderprognoser
En numerisk väderprognosmodell uppför sig kaotiskt eftersom den innehåller icke-linjära termer. Det innebär att en mycket liten ändring av exempelv...
- Meteorologiska modeller
Korta nederbördsprognoser - KNEP
SMHI har utvecklat en metod för att göra korta nederbördsprognoser med hjälp av senaste radarinformationen.
Faktapaket meteorologi
Alla faktapaket inom meteorologi
Vi har satt ihop artiklar utifrån kategorier. Allt för att du ska få ett samlat innehåll.