Convective Cloud Dynamics and Turbulence Interactions with Microphysical Processes and the Atmospheric Environment (CLOUDY TIME)

对流云动力学和湍流与微物理过程和大气环境的相互作用(云时)

基本信息

  • 批准号:
    NE/X018547/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 116.31万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This project, studying Convective Cloud Dynamics and Turbulence Interactions with Microphysical Processes and the Atmospheric Environment (CLOUDY TIME) will: (i) improve understanding of microphysics-turbulence interactions using a hierarchy of sub-km models and large-eddy simulations; (ii) evaluate the 3D representation of moist convective turbulence in sub-km and km-scale models, testing turbulence parametrization schemes including coupling with microphysics; (iii) improve understanding of model uncertainty due to representation of vertical profiles; and (iv) evaluate mesoscale processes that lead to cloud organisation to inform scale-aware convection parametrization schemes. The improved understanding and evaluation in CLOUDY TIME will be informed by novel measurements and observations planned for the UK summertime convection field campaign WesCon, which aims to observe many of the relevant turbulent processes, and their relation to the environment, for the first time.Convection leads to hazardous weather and is fundamental to the global atmospheric circulation. Modelling of convective storms is challenging due to the interaction of many processes which interact over a wide range of scales, from turbulence and microphysics, including precipitation formation, to the release of convective instability and evaporatively driven downdraughts and cold pools. The next generation of global weather and climate models will be run at km-scale grid lengths and will explicitly represent convective storms, but these models are highly sensitive to the sub-grid turbulence parametrization, even when run at finer resolutions with grid lengths less than 1 km. This sensitivity leads to biases in storm number, intensity and lifetime, and hence to errors in severe weather warnings and in the large-scale circulation. Conversely, errors on the large scale affect the timing and nature of convection, creating a complex web of interactions across scales. CLOUDY TIME aims to disentangle the controls on convection from the microscale, governed by parametrization, to the synoptic scale, governed by data assimilation and downscaling.
该项目研究对流云动力学和湍流与微物理过程和大气环境的相互作用(云时),将:(i)使用亚公里模型和大涡模拟的层次结构来提高对微物理-湍流相互作用的理解; (ii) 评估亚公里和公里尺度模型中湿对流湍流的 3D 表示,测试湍流参数化方案,包括与微物理的耦合; (iii) 提高对由于垂直剖面的表示而导致的模型不确定性的理解; (iv) 评估导致云组织的中尺度过程,以告知尺度感知的对流参数化方案。英国夏季对流现场活动 WesCon 计划的新测量和观测将有助于对多云时间的更好理解和评估,该活动旨在首次观察许多相关的湍流过程及其与环境的关系。导致危险天气,对全球大气环流至关重要。对流风暴的建模具有挑战性,因为许多过程在广泛的尺度上相互作用,从湍流和微物理(包括降水形成)到对流不稳定性的释放以及蒸发驱动的下沉气流和冷池。下一代全球天气和气候模型将以公里级网格长度运行,并将明确代表对流风暴,但这些模型对子网格湍流参数化高度敏感,即使以更精细的分辨率运行,网格长度小于1公里。这种敏感性导致风暴数量、强度和持续时间出现偏差,从而导致恶劣天气警报和大范围环流的错误。相反,大尺度上的误差会影响对流的时间和性质,从而创建一个复杂的跨尺度相互作用网络。 CLOUDY TIME 旨在将对流控制从由参数化控制的微观尺度,到由数据同化和降尺度控制的天气尺度。

项目成果

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