Research and Development: Applications

W wyniku migracji ludności do miast, aglomeracje stają się coraz bardziej podatne na zagrożenia naturalne i antropogeniczne. Z tego powodu Międzynarodowa Organizacja Meteorologiczna (WMO) wskazała na potrzebę rozwoju usług hydrometeorologicznych, klimatycznych i środowiskowych w miastach.
Numeryczne Modele Pogody (NMP), dostarczając podstawową prognozę, stanowią podstawowe źródło danych wejściowych dla modeli biometeorologicznych, jakości powietrza, hydrologicznych fenologicznych i energetycznych oraz NMP o większej rozdzielczości przestrzennej. Istotność tych aplikacji dla prognozowania stanu środowiska miejskiego i zależności przez dane powodują, że uruchomienie NMP dla obszaru miasta musi zostać poprzedzone rzetelną oceną dokładności symulacji poprzez porównanie z pomiarami. Ewaluacja ta, poza badaniem intensywności miejskiej wyspy ciepła, powinna uwzględniać jej wpływ na inne zjawiska w atmosferze jak i efekty oddziaływania w środowisku miejskim.
Złożoność środowiska miejskiego, oprócz konieczności uwzględnienia specyfiki procesów fizycznych w otoczeniu dolnego brzegu modelowanego obszaru atmosfery, wymaga użycia drobniejszych siatek dla docelowo lepszego odwzorowania efektów niejednorodności na dolnym brzegu i wynikłego stąd odmiennego przebiegu procesów meteorologicznych w obszarze miejskim. Pojawia się tu więc kwestia dokładności danych opisujących obszar miejski na potrzeby parametryzacji użytych w NMP.
Powyższe implikuje również kwestię użycia właściwych pod względem reprezentatywności i dokładności danych pomiarowych do weryfikacji wyników NWP dla obszarów miejskich.
W omawianym kontekście pojawiają się również zagadnienia poprawności wzajemnego zasilania warunkami brzegowymi i początkowymi NMP o różnych rozdzielczościach, szczególnie w przypadku zagnieżdżeń pozwalających na interakcję dwukierunkową modelu o wyższej rozdzielczości z zasilającym modelem niższej rozdzielczości lub w przypadku różnic w parametryzacjach procesów fizycznych w atmosferze i na podłożu, adekwatnie do zastosowanych rozdzielczości i charakteru modelowanych obszarów.
W celu przeprowadzenia ewaluacji NMP w kontekście zarysowanych powyżej zagadnień, zostaną wykonane symulacje testowe modelem ICON z parametryzacją miejską TERRA_URB, która opisuje interakcje między atmosferą a powierzchnią zurbanizowaną. Schemat ten uwzględnia fizykę miejską pod względem energii powierzchniowej i wymiany wilgoci, w tym wpływu geometrii ulicy i kanionu oraz koryguje parametry powierzchni (szorstkość powierzchni, albedo, emisyjność, pojemność cieplna itp.) z wykorzystaniem zależności półempirycznych. TERRA_URB integruje powierzchnie drogowe, dachowe i ścienne w poziomą powierzchnię 2D, dla której właściwości radiacyjne i termodynamiczne są dostosowywane zgodnie z trójwymiarową strukturą warstwy.
Celem projektu będzie ocena poprawności NMP w mieście z modelu ICON z parametryzacją TERRA_URB poprzez jego weryfikację z bezpośrednimi oraz zdalnymi pomiarami parametrów meteorologicznych z lokalizacji naziemnych w wybranych okresach fal upałów i silnej konwekcji, co pozwoli na ocenę wiarygodności modelu w różnych warunkach meteorologicznych.