ارزیابی عملکرد مدلهای عددی پیش‌بینی بارش محلی WRF و منطقه‌ای IFS در تخمین بارش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 استادیار گروه مهندسی آب/ دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین

3 پژوهشکده مطالعات و تحقیقات منابع آب، موسسه تحقیقات آب، وزارت نیرو، تهران، ایران

چکیده

امروزه مدل‌های عددی بسیاری به منظور شبیه‌سازی تغییرات مؤلفه‌های جوی همچون بارش توسعه داده شده‌اند. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی کارایی عملکرد مدل Weather Research and Forecasting (WRF) و سامانه عددی Integrated Forecast System (IFS) در شبیه‌سازی بارش در حوضه پلدختر انجام شده است. نتایج نشان داد که مقادیر بارش شبیه سازی شده توسط مدل WRF در گام زمانی 6 ساعته از همبستگی بیشتری با مقادیر مشاهداتی برخوردار می‌باشد (متوسط شاخص همبستگی WRF برای رخدادهای 2016 و 2018 برابر با 49/0 و برای سامانه IFS در رخداد 2016، 43/0، در رخداد 2018، 15/0). درحالی‌که سامانه IFS در گام‌های زمانی بزرگتر دارای همبستگی بیشتری با داده‌های مشاهداتی است (متوسط شاخص همبستگی در گام زمانی 24 ساعته در رخدادهای 2016 و 2018 برای مدل WRF به‌ترتیب 72/0 و 60/0 و برای سامانه IFS، به‌ترتیب 75/0 و 70/0 می‌باشد). براساس شاخص خطای NRMSE، متوسط مقدار خطا در گام‌های زمانی 6، 12 و 24 ساعته برای مدل WRF به‌ترتیب 98/0، 86/0 و 67/0 میلی‌متر (رخداد 2016)، 97/0، 72/0 و 75/0 میلی‌متر (رخداد 2018) و برای سامانه عددی IFS به‌ترتیب 01/1، 80/0 و 66/0 میلی‌متر (رخداد 2016) و 20/1، 76/0 و 79/0 میلی‌متر (رخداد 2018) می‌باشد. همچنین در گام زمانی 24 ساعته نتایج حاصل از سامانه عددی IFS نیز تقریباً مشابه نتایج حاصل از اجرای مدل WRF می‌باشد. بنابراین، می‌توان از پیش‌بینی‌های این مدل‌ها در گام زمانی روزانه بهره برد. البته ذکر این نکته نیز ضروری است که کاربرد روش تصحیح اریبی با هدف کاهش خطای خروجی مدل‌های عددی پیش‌بینی جوی ضروری است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the WRF and IFS numerical weather prediction models in estimation of precipitation

نویسندگان [English]

  • Sakine Koohi 1
  • Asghar Azizian 2
  • Mohammad Saeid Najafi 3
1 Water Engineering Dept./ Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Assistant Professor in Water Engineering Department/ Imam Khomeini International University
3 Water Resources Research (WRR) Department, Ministry of Energy, Water Research Institute (WRI), Tehran, Iran
چکیده [English]

In recent years, numerous numerical models have been developed for the simulation of atmospheric variables such as precipitation. This study aimed to assess the efficacy of the Weather Research and Forecasting (WRF) model and the Integrated Forecast System (IFS) numerical system in simulating precipitation over the Poldokhtar basin. It should be noted that data from 7 synoptic stations that are located in and around the Poldokhtar basin were utilized in this research. The performance of these two models across 6, 12, and 24-hour time steps was evaluated using statistical and tabular metrics. Findings revealed that the WRF model exhibited a stronger correlation with observed precipitation values in the 6-hour time step, whereas the IFS system demonstrated a higher correlation with observational data in longer time steps. Furthermore, both models displayed acceptable performance in discriminating between rainy and non-rainy periods across all 3-time steps, as indicated by the Probability of Detection (POD) and False Alarm Rate (FAR) indices. Examination of spatial changes in simulated precipitation compared to observed precipitation within 6 and 12-hour time steps indicated superior performance by the WRF model. Additionally, in the 24-hour time step, results from the IFS numerical system closely resembled those obtained from the WRF model. So, the model's daily predictions can be utilized with higher confidence levels. It is imperative to note that the implementation of bias correction techniques is essential to mitigate output errors in numerical weather forecasting models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Precipitation
  • Bias Correction
  • IFS Numerical System
  • Weather Numerical Modeling
  • WRF model