Original paper

Aspects of the diurnal cycle in a regional climate model

Brockhaus, Peter; Lüthi, Daniel; Schär, Christoph

Meteorologische Zeitschrift Vol. 17 No. 4 (2008), p. 433 - 443

published: Aug 25, 2008

DOI: 10.1127/0941-2948/2008/0316

BibTeX file

ArtNo. ESP025011704008, Price: 29.00 €

Download preview PDF Buy as PDF

Abstract

We analyze the ability of the regional climate model CLM to simulate the European summer climate with particular consideration of mean diurnal cycles of precipitation, surface variables, convective indices and vertical temperature and humidity profiles. We consider three sets of simulations using different convective parametrizations (Tiedtke, Tiedtke-CAPE and Kain-Fritsch), each covering 6 summer seasons (April-September) driven by the ERA-40 reanalysis. Analysis shows that the afternoon peak of precipitation occurs 3-7 hours too early in the model. This may be linked to the underestimation of convective inhibition energy (CIN). We also observe an underestimation of the diurnal temperature range and a cold bias of about 1-3 K, resulting in a too shallow boundary layer. In addition, the boundary layer is found to be too well mixed and the night-time inversion to be strongly underestimated. Finally, the diurnal evolution of Iberian profiles is found to be influenced by the Iberian thermal low in both model and observations: Between 850 and 750 hPa, the temperatures are lower at noon than at midnight. As an explanation, we propose night-time subsidence heating in layers above 900 hPa.

Kurzfassung

Wir untersuchen die Fähigkeit des regionalen Klimamodells CLM, das europäische Sommerklima zu simulieren. Besondere Beachtung wird dabei dem Tagesgang von Niederschlag, Oberflächenvariablen, konvektiven Indices und atmosphärischen Profilen geschenkt. Drei Simulationen mit unterschiedlichen Konvektionsparametrisierungen (Tiedtke, Tiedtke-CAPE and Kain-Fritsch) werden analysiert. Jede umfasst sechs Sommer (April-September) und wird mit ERA-40 Randdaten angetrieben. Wir finden, dass die Nachmittagsspitze des Niederschlags im Modell 3-7 Stunden zu früh auftritt. Dies kann mit der beobachteten Unterschätzung von CIN zusammenhängen. Der Unterschied zwischen Tageshöchst- und Tagestieftemperaturen wird im Mittel unterschätzt. Eine um 1-3°C unterschätzte 2 m-Temperatur führt ausserdem zu einer zu dünnen Grenzschicht, die auch besser durchmischt ist als in den Beobachtungen. Ausserdem wird die Stärke der nächtlichen Inversion unterschätzt. Schliesslich wird gezeigt, dass das Iberische Hitzetief den Tagesgang der Profile stark mitprägt: Sowohl im Modell als auch in Beobachtungen ist die Schicht zwischen 850 und 750 hPa mittags kälter als um Mitternacht. Eine Erklärung liefert die nächtliche Erwärmung dieser Schicht durch adiabatisches Absinken höherer Luftmassen.