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Vorticity budget over mountains, estimated from HIRLAM analyses and forecasts

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The analysis of vorticity budgets offers a possibility for validation and diagnosis of a NWP model. The source terms of the equation are related to the resolved and subgrid-scale torque due to the orography and surface properties. In this study, the vorticity method was applied to the diagnosis of High Resolution Limited Area Model (HIRLAM). The terms resolved by the model were estimated from three-dimensional numerical analyses and forecasts. In the vertically integrated equation, these terms sum up to give an estimate of required torque due to the subgrid-scale surface stress, which was compared with the corresponding value given by the physical parametrizations of the model. The magnitude of the parametrized subgrid-scale torque was about a half of that derived from the integrated vorticity budget. Diagnosis of the complicated terms of the equation requires special attention to the discretization and numerical approximations. A detailed discussion of the advantages and disadvantages of the method is included.

Die Analyse der Vorticity Bilanz stellt eine Möglichkeit zur Validierung und Diagnose eines NWV Modelles dar. Der vom Modell aufgelöste sowie der sub-gridskalige Anteil am Reibungsterm (Rotation des Reibungsvektors auf Grund der Orographie und der Oberflächenbeschaffenheit) bilden die Quellterme in der Vorticity Gleichung. Die Vorticity Methode wurde in dieser Studie zur Diagnose des 'High Resolution Limited Area Model' (HIRLAM) verwendet. Die vom Modell aufgelösten Anteile am Reibungsterm wurden aus den dreidimensionalen numerischen Analysen und Vorhersagen geschätzt. In der vertikalen Integration der Vorticity Gleichung summieren sich diese und liefern eine Abschätzung des auf Grund der sub-gridskaligen Oberflächenreibung erforderlichen Anteiles am Reibungsterm. Die Abschätzung wurde dem entsprechenden Wert aus der physikalischen Parameterisierung des Modells gegenübergestellt. Der Betrag aus dem parameterisierten sub-gridskaligen Anteil war etwa halb so groß wie der mit Hilfe der integrierten Vorticity Bilanz abgeschätzte. Bei der Diagnose der Terme der Vorticity Gleichung erfordern die Diskretisierung und die numerische Approximation besondere Aufmerksamkeit. Vor- und Nachteile der Methode werden im Detail diskutiert.
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Document Type: Research Article

Publication date: 2006-04-01

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