Ein globales Modell mit variabler Auflösung hilft Meteorologen, den Wasserkreislauf im gesamten tibetischen Plateau zu verstehen

Aufgrund des riesigen Hochlandes mit einer durchschnittlichen Höhe von über 4 km ist das tibetische Plateau (TP) als dritter Pol der Welt bekannt. Sein einzigartiges Klima in den mittleren Breiten und seine Höhenlage, die vielen großen asiatischen Flüssen ein Quellgebiet bieten, ermöglichen es dem TP, eine wichtige Rolle im Wasserkreislauf und in der regionalen Ökologie zu spielen.

Im gesamten TP erreichen die Niederschläge im Sommer hauptsächlich durch den Feuchtigkeitstransport, der vom südasiatischen Sommermonsun angetrieben wird, ihr jährliches Maximum. Die TP-Topographie, die besonders vom Himalaya beeinflusst wird, ist hochkomplex und trägt zu einzigartigen Niederschlagsmustern auf dem gesamten Plateau bei. Aufgrund dieses Geländes sollen numerische Wetter- und Klimamodelle den Wasserkreislaufprozess mit einer räumlichen Auflösung von wenigen Kilometern simulieren, damit die Topografie genau erfasst werden kann.

Prof. Zhao Chun und sein Team – eine Gruppe von Forschern am Laboratory of Advanced Computing for Atmospheric Research (LACAR) der University of Science and Technology of China (USTC) – führten numerische Experimente mit regionaler Verfeinerung über dem TP in einer 4 km-Horizontalen durch Auflösung unter Verwendung eines nicht-hydrostatischen Modells mit globaler variabler Auflösung. Dadurch konnte das Team erstmals die Auswirkungen der komplexen Topografie auf den TP-Feuchtigkeitstransport und die Niederschläge im Sommer untersuchen. Die Studie wurde veröffentlicht in Fortschritte der Atmosphärenwissenschaft.

„Unsere Studie zeigt, dass eine globale Simulation mit variabler Auflösung bei einigen Kilometern die wichtigsten meteorologischen Felder über dem TP im Sommer reproduzieren kann“, sagte Prof. Zhao, der korrespondierende Autor der Studie. „Eine komplexe Topographie erhöht den Netto-Feuchtigkeitstransport in die TP um etwa 11 % und moduliert die räumliche Niederschlagsverteilung über dem Himalaya erheblich.“

Dr. Zhao bemerkte, dass trotz der regionalen Änderungen in der simulierten Niederschlagsverteilung die aufgelöste Topographie bei Betrachtung des durchschnittlichen Niederschlags über das gesamte TP zu einem vernachlässigbaren Simulationsunterschied im Vergleich zur Topographie mit grober räumlicher Auflösung führt. Die neuen Erkenntnisse zur Modellierung des Einflusses einzelner Topografiemerkmale sind jedoch von großem Nutzen.

„Frühere Studien führten hauptsächlich kleinräumige Simulationen mit hoher räumlicher Auflösung unter Verwendung regionaler Modelle durch, die die Auswirkungen der komplexen Topographie auf die großräumige Zirkulation und damit den Feuchtigkeitstransport möglicherweise nicht vollständig simulieren“, sagte Prof. Zhao. „…die Auswirkungen sind aufgrund der Begrenzung durch seitliche (horizontale) Grenzen begrenzt.“

Laut Prof. Zhao und seinem Forschungsteam kann die Simulation mit globaler variabler Auflösung dieses Problem vermeiden und die Fähigkeit verbessern, den Geländeeinfluss auf meteorologische Felder im Himalaya und im tibetischen Plateau zu berücksichtigen.

„Im Vergleich zur glatten Topographie verlagern spitzere Südhänge des Himalaya bei der komplexen Topographie den angehobenen Luftstrom nach Norden, und es werden mehr kleinräumige Täler aufgelöst, die als Kanäle für den Feuchtigkeitstransport dienen“, sagte Hauptautor Li Gudongze. „Beide Effekte verschieben den Niederschlag nach Norden.“

Der globale Simulationsansatz mit variabler Auflösung erscheint vielversprechend für zukünftige Wetter- und regionale Klimasimulationen im gesamten TP. Anstehende Forschungsarbeiten werden sich auf die Anwendung der neuen Methode auf den Wasserkreislauf, den Energiekreislauf und atmosphärische Umweltstudien im gesamten TP konzentrieren, einschließlich der topografischen Auswirkungen auf das regionale Klima und die Luftqualität.

Bereitgestellt von der University of Science and Technology of China