Re: Die grondlaag.. een interessante discussie..zeker na
Bericht van: Rutger (Meppel) , 28-12-2019 13:21Afgelopen nacht waarbij bijvoorbeeld op enige hoogte gelegen vliegveld Beek niet tot vorst kwam en Deelen veelal minder vorst had dan de lager gelegen omgeving.
Een dunne koude laag. Hoe wordt een grenslaag eigenlijk gedefinieerd? Of hoe dik is een grenslaag eigenlijk zit er een minimum of naximum aan? Wellicht een ietwat eenvoudige vraagstelling maar hopelijk duidelijk.
Jou discussie met Rutger volg ik met interesse vandaar mijn vervolgvragen..
Ja, dat is nogal een vraag: hoe dik is een grenslaag? Ik ga proberen heel in het kort te antwoorden.
In de atmosfeer is er een duidelijk verschil tussen de nachtelijke grenslaag en die van overdag. De nachtelijke grenslaag is veel minder dik. Als richtlijn kun je denken aan 200 meter 's nachts, en ruim een kilometer overdag.
In de computermodellen moet je in feite ook grenslagen vastleggen, omdat met name door wrijvingsprocessen de berekeningen anders moeten verlopen dan op grotere hoogte. Maar het warmte-stralingsevenwicht is hier heel moeilijk precies in te bepalen. Dus moet je daar een benadering van maken, en die klopt niet altijd, of eigenlijk nooit.
Dit ingewikkelde stralingsevenwicht zorgt ervoor dat het 's nachts soms in de onderste honderd meter sterker afkoelt dan wat volgt uit de benaderde berekeningen, of soms ook minder sterk. Vandaar dat de modellen er bijna altijd wat naastzitten.
Zelf heb ik de indruk dat dit stralingsevenwicht nog altijd niet volledig begrepen wordt (ben er op dit moment net mee bezig), en dan kun je het ook niet zomaar verbeteren in een computermodel. Het blijft een beetje flanswerk.
Er zijn zeker zaken die nog niet volledig begrepen worden, hoewel die meestal wel redelijk goed empirisch beschreven kunnen worden. Eén van de meest complexe, en wat mij betreft ook een van de grootste mankementen in weer en klimaatmodellen is het gedrag van vegetatie. Het gedrag is soort specifiek, en erg dynamisch, afhankelijk van de omstandigheden. Dat maakt het complex, en het is in de meeste gebieden de belangrijkste koppeling tussen de atmosfeer en het landoppervlak (en zelfs diepere bodemlagen).
Als je bekijkt hoe het landoppervlak is de huidige generatie operationele modellen geïmplementeerd is, in vergelijking met state-of-the-art modellen die in onderzoeksvorm gebruikt worden dan is "niet begrijpen" niet de voornaamste reden wat mij betreft. Het heeft meer met rekenkracht te maken. Bij een gegeven beschikbare rekenkracht gaat een betere (complexere) parameterisatie van je model ten koste van de resolutie en vice versa. Dat is altijd zoeken naar een balans (wat is de bottleneck?), en een "middelmatig" model kan dan, operationeel gezien, de beste keuze zijn.
GFS gebruikt, en ik vermoed de meeste modellen, bijvoorbeeld de MOST theorie om in de grenslaag verticaal te schalen. Dat is gemeengoed en een redelijke aanname, het is echter ook al vele decennia bekend dat die theorie lang niet in alle omstandigheden een goede benadering is.
Zie bijvoorbeeld deze publicatie voor een moderne en getailleerde grenslaag parameterisatie voor vegetatie:
https://www.geosci-model-dev.net/11/1467/2018/gmd-11-1467-2018-discussion.html
Zo'n soort submodel zal je in de toekomst in weermodellen terugvinden, maar dat kan rustig 10 jaar duren, simpelweg omdat de numerieke complexiteit ontploft door de (onvermijdelijke) iteratieve opzet.
Onderstaande afbeelding uit die publicatie laat de verschillen met MOST voor wind en temperatuur zien. Het is het gemiddelde van een maand, dus instantane verschillen zullen nog veel groter zijn. Merk op dat het gaat om bos, en de profielen dus gedeeltelijk in/beneden de vegetatie lopen. Het laat ook mooi zien dat je goed moet bedenken waar je naar kijkt bij het beoordelen van modeluitvoer, wat betekent de t2m temperatuur van GFS in een bos, en hoe relevant is dat als je net buiten een bos staat of vice versa?
