Numerical simulation of wind gusts in intense convective weather and terrain-disrupted airflow

• Autores: P.W. Chan, C.C. Lam, P. Cheung
• Localización: Atmósfera, ISSN 0187-6236, ISSN-e 2395-8812, Vol. 24, Nº. 3 (JUL), 2011, págs. 287-309
• Idioma: inglés
• Texto completo no disponible (Saber más ...)
• Resumen
  • español

    Las ráfagas o rachas de viento son un elemento importante en el pronóstico del clima. Las ráfagas asociadas con chubascos convectivos pueden ocasionar daños a la población. En meteorología aeronáutica, las aeronaves no pueden aterrizar en pistas con rachas de viento cruzado, lo cual puede afectar el tráfico aéreo y la eficiencia del aeropuerto. El método convencional de pronóstico de ráfagas está basado principalmente en la información climatológica de viento de viento en exceso debido a rachas por encima del viento medio para diferentes condiciones a escala sinóptica y mesoescla (p. ej. líneas de chubascos subtropicales, flujo monsónico, situaciones de ciclones tropicales, etc.). Este artículo utiliza una aproximación física al estimado de ráfagas de viento en la predicción numérica de clima de meso a microescla (NWP), esto es, se basa en la energía cinética turbulenta y el movimiento vertical del aire tal como es aplicado en la versión 4.4 del Sistema Regional de Modelamiento Atmosférico (RAMS), y examina su desempeño bajo diferentes condiciones de rachas de viento en el Aeropuerto Internacional de Hong Kong (HKIA). Para los eventos típicos de ráfagas de viento considerados en el artículo, se encuentra que el desempeño del estimado de estas rachas es satisfactorio cuando se compara con las mediciones de viento en el aeropuerto (caso "sí-sí", esto es, las ráfagas de viento real son capturadas por el método de estimación de rachas de viento). Para demostrar que el método no sobrestima las ráfagas (caso "nulo-nulo", esto es, los vientos menos intensos no son exagerados en el estimado), también se estudia un evento de viento moderado ordinario que cruza las montañas en el aeropuerto y el estimado de la ráfaga resulta razonablemente cercano a los datos reales. El estimado de las ráfagas es aparentemente afectado por el tratamiento de la turbulencia en el modelo NWP. Como tal, se llevó a cabo un estudio de sensibilidad sobre el impacto de la selección de los diferentes esquemas de parametrización de la turbulencia disponibles en el modelo RAMS 4.4 sobre la estimación de las ráfagas para el caso de un flujo de aire por terreno perturbado.

  • English

    Wind gust is an important element in weather forecasting. Gusts associated with squalls in intense convective weather may bring about injuries to the public. In aviation meteorology, the aircraft may not attempt to land on the runway in gusty crosswinds, which could disrupt air traffic and adversely affect airport efficiency. The conventional method of gust forecasting is mainly based on climatological information of wind excess due to gust on top of the mean wind for different synoptic and mesoscale conditions (e.g. subtropical squall line, monsoonal flow, tropical cyclone situation, etc.). This paper uses a physical approach to wind gust estimate in meso to microscale numerical weather prediction (NWP), namely, based on turbulent kinetic energy and vertical air motion as applied to Regional Atmospheric Modelling System (RAMS) version 4.4, and examines its performance in different conditions of gusty winds at the Hong Kong International Airport (HKIA). For the typical gusty wind events considered in the paper, the performance of the wind gust estimate is found to be satisfactory in comparison with actual wind measurements at the airport (yes-yes case, viz. the actual winds are captured by the wind gust estimate method). To demonstrate that the method does not over-estimate the gust (null-null case, viz. the less gusty winds are not exaggerated in the estimate), an ordinary, moderate wind event with the winds crossing the mountains at the airport is also studied, and the estimated gust is reasonably close to the actual data. Gust estimate is apparently affected by the treatment of turbulence in the NWP model. As such, a sensitively study is also conducted on the impact of selecting different turbulence parameterization schemes available in RAMS 4.4 on the estimation of wind gusts for a case of terrain-disrupted airflow.