Numerical simulations of precipitation in the complex terrain of Iceland – Comparison with glaciological and hydrological data

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Abstract:

Atmospheric flow over Iceland has been simulated for the period September 1987 through June 2003, using the PSU/NCAR MM5 mesoscale model driven by initial and boundary data from the European Centre for Medium-range Weather Forecasts (ECMWF). The simulated precipitation is compared with two types of indirect precipitation observations. Firstly, snow accumulation on two large ice caps in SE-Iceland and on two large glaciers in central Iceland. Secondly, model output is used as input to the WaSiM-ETH hydrological model to calculate and compare the runoff with observed runoff from six watersheds in Iceland for the water years 1987–2002. Model precipitation compares favourably with both types of validation data. The seasonal and inter-annual variability of precipitation is investigated at low as well as high altitudes. The simulations reveal a negative trend in the winter precipitation in W-Iceland, but a positive trend in the ratio of lowland precipitation to mountain precipitation in E-Iceland. There is in general a substantial inter-annual variability in the ratio of lowland precipitation to precipitation in the mountains, especially in E-Iceland, emphasizing the limitation of precipitation observations in the lowlands as a proxy for precipitation in the mountains. In order to assess the impact of orography on the precipitation climate of Iceland, precipitation is simulated with flat Iceland and compared to a simulation with true orography. It is found that the mountains contribute to a total increase of precipitation in Iceland of the order of 40 %.

German
Die atmosphärische Strömung über Island wurde für den Zeitraum von September 1987 bis Ende Juni 2003 mit Hilfe des mesoscaligen PSU/NCAR MM5-Modells und unter Benutzung von Anfangs- und Randwerten aus dem European Centre for Medium-range Weather Forecasts (ECMWF) simuliert. Der simulierte Niederschlag wird mit zwei Arten indirekter Niederschlagsbeobachtungen verglichen. Zum einen mit der Schneeansammlung auf je zwei großen Gletschern in SO-Island und in Zentralisland. Zum anderen werden die Modellergebnisse des MM5 als Ausgangsdaten für das hydrologische Modell WaSiM-ETH verwendet, um die anfallende Wassermenge zu berechnen. Diese wird dann mit der angefallenen Wassermenge von sechs Einzugsgebieten in Island für die Wasserjahre 1987–2002 verglichen. Der im Modell ermittelte Niederschlag ist mit beiden Arten der Vergleichsdaten im Einklang. Die jahreszeitliche und interannuelle Variabilität von Niederschlag wird für niedere und hohe Höhenlagen untersucht. Die Simulationen zeigen einen negativen Trend im Winterniederschlag in Westisland, jedoch einen positiven Trend im Verhältnis von Flachlandniederschlag zu Bergniederschlag in Ostisland. Es gibt im allgemeinen eine grundlegende interannuelle Variabilität im Verhältnis von Flachlandniederschlag zu Niederschlag in den Bergen, besonders in Ostisland, was die eingeschränkte Übertragbarkeit von Niederschlagsbeobachtungen in den Niederungen auf den Niederschlag in den Bergen hervorhebt. Um die Auswirkungen der Orographie auf das Niederschlagsklima von Island zu beurteilen, wird der Niederschlag für das flache Island simuliert und mit einer Simulation für die wahre Orographie verglichen. Es stellt sich hierbei heraus, dass die Berge um 40 % zu einer Gesamtzunahme des Niederschlags in Island beitragen.

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2007/0174

Publication date: February 1, 2007

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