انجمن ملی ژئوفیزیک ایران مجله ژئوفیزیک ایران 2008-0336 12 1 2018 05 22 Inter-comparison of HARMONIE and WRF model simulations in convective-permitting scale over western area of Iran ارزیابی و مقایسه شبیه‌سازی‌های مدل‌های HARMONIE و WRF در مقیاس همرفتی در منطقه غرب ایران 1 18 65253 FA ابوالفضل نیستانی گروه فیزیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران 0000-0002-0771-1548 سرمد قادر گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، تهران، ایران 0000-0001-9666-5493 نیلز گوستافسن موسسه هواشناسی و هیدورلوژی سوئد، نورشوپینگ، سوئد علیرضا محب الحجه گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، تهران، ایران 0000-0002-5906-8486 Journal Article 2017 02 05 Ever increasing attention is being paid to the use of Numerical Weather Prediction (NWP) models in the convection-permitting mode for providing high-resolution forecasts. In such applications, the use of NWP models and comparison among the simulations of models help us to understand the problems associated with these scales and to unravel the systematic errors of the models. <br />In this study, two weeks of “model simulation experiments” have been conducted with the HARMONIE-AROME and the WRF-ARW meso-scale NWP models at 2.5 km horizontal resolution, in order to partly resolve convective phenomena on the same domain over the mountainous areas of the west of Iran for the period of 1–15 December 2013. All experiments have been conducted by using the ECMWF ERA-Interim reanalyses for the lateral boundary conditions, and for this reason, they are called “model simulation experiments”. <br />The HARMONIE Verification System has been used for the validation, and operational radiosonde and SYNOP observations from the ECMWF have been used for the verification. The precipitation observations from some climatological stations of Iran have also been used. The model simulations described in this study were run up to +72 h. The motivation for this long simulation time is to investigate any possible systematic model problems that could hide possible impact of data assimilation in the planned data assimilation forecast experiments. <br />Generally, the WRF and HARMONIE have a comparable performance, both of which have similar results for some variables at all forecast lead times. For 24-hour accumulated precipitation forecasts, the correlation coefficient, the bias and the root mean square error (RMSE) were used to compare the performance of both models over the same area. For the correlation coefficient and the RMSE, the WRF has slightly better verification scores at all lead times. <br />The results for the temperature at 2 m, wind speed and direction at 10 m, and specific humidity (mixing ratio) at 2 m are verified by using different verification scores. A similar behavior is found for both models in the error standard deviation (STDV) verification score; although some minor differences are observed at some lead times and for some variables. A more significant difference is related to the bias of specific humidity at 2 m for the WRF and HARMONIE as over-estimation of moisture for the HARMONIE and its under-estimation for the WRF. <br />Considering the upper air profiles of the bias and the STDV of the error, both similarities and differences were shown for the vertical structures of various quantities as obtained by the two model simulations. While the strongest similarity was seen in the bias and the STDV of the temperature error profiles, the relative humidity at 850 hPa exhibited the largest differences in both measures of error. A dry bias, which increased with the forecast time, was noticed for the WRF at low levels (850 hPa) as verified against the radiosonde data as well as the SYNOP data at 2 m level. استفاده از مدل­های پیش­بینی عددی وضع هوا برای پیش­بینی پدیده­های هواشناسی در مقیاس همرفتی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. بدین‌منظور استفاده از مدل­های مختلف پیش­بینی عددی وضع هوا و مقایسه نتایج شبیه­سازی این مدل­ها در درک بهتر مشکلات مرتبط با این مقیاس­ها و شناخت خطاهای سامانمند مدل­ها کمک بسیاری خواهد کرد. در این تحقیق شبیه­سازی­های مختلف با استفاده از دو مدل میان­مقیاس WRF و HARMONIE و با شرایط اولیه و مرزی یکسان (ECMWF ERA-Interim) به مدت 15 روز در ماه دسامبر 2013 انجام شده است. تمامی شبیه­سازی­ها با تفکیک افقی در مقیاس همرفتی 5/2 کیلومتر و آغازگری شده در ساعت­های 00UTC و 12UTC می­باشند. اجرای مدل به مدت 72 ساعت در منطقه­ای با کوهساری پیچیده در نیمه غربی ایران انجام شده است. نتایج نشان داد که دو مدل از عملکرد مشابهی در شبیه­سازی متغیرهای مختلف برخوردار هستند. برای شبیه­سازی بارش تجمعی، نتایج نشانگر عملکرد بهتر مدل WRF نسبت به مدل HARMONIE در دوره زمانی شبیه­سازی است. برای بارش تجمعی 24 ساعته، مدل WRF دارای همبستگی اندکی بیشتر و خطای میانگین مربعات کمتر در همه زمان­های پیش­بینی بین مقادیر مشاهداتی و شبیه­سازی شده است، اما برای اریبی بارش، HARMONIE دارای عملکرد بهتری است. به­واسطه به‌کارگیری داده­های بازتحلیل به‌عنوان شرایط مرزی جانبی، افزایش زمان پیش­بینی اثر قابل توجهی بر امتیازهای ارزیابی بارش نداشت. برای متغیرهای هواشناسی سطح زمین، اختلاف قابل توجهی در ارتباط با اریبی رطوبت نسبی تراز 2 متر برای مدل WRF و HARMONIE وجود داشت (فراتخمین رطوبت برای HARMONIE و فروتخمین برای مدل WRF). برای متغیرهای ترازهای بالا، بیشترین شباهت­ها در اریبی و انحراف معیار خطا مرتبط با نیم­رخ­های قائم دما و بیشترین تفاوت­ها در اریبی رطوبت نسبی در تراز 850 هکتوپاسکال مشاهده شد. https://www.ijgeophysics.ir/article_65253_211f479110a36999c212925acb37edf3.pdf