Title Međudjelovanje obalne cirkulacije zraka i duboke mokre konvekcije na istočnoj obali Jadrana Title (english) The interaction between the sea breeze circulation and the deep moist convection along the eastern Adriatic coast Author Gabrijela Kehler-Poljak Mentor Maja Telišman-Prtenjak (mentor)Committee member Željko Večenaj (predsjednik povjerenstva)Committee member Nataša Strelec-Mahović (član povjerenstva)Committee member Maja Telišman-Prtenjak (član povjerenstva)Committee member Zvjezdana Bencetić-Klaić (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2020-12-18, Croatia Scientific / art field, NATURAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 55 - Geology. Meteorology. Hydrology Abstract Sjeverno-istočni dio Jadrana predstavlja područje s najvećom frekvencijom grmljavinskih oluja u Hrvatskoj te učestalom pojavom smorca duž obale. U ovoj disertaciji provedeno je istraživanje utjecaja združenog djelovanja sinoptičog vjetra (koji je vezan uz određenu sinoptičku situaciju) i smorca na razvoj duboke konvekcije iznad spomenutog područja. Šest slučajeva (C1-C6) i) odabrana su na temelju postojanja dnevne duboke konvekcije; ii) obilježena dominantnim sinoptičkim strujanjem prema kopnu (sjevernoistočnog i sjeverozapadnog smjera) ili prema moru (jugoistočnog i jugozapadnog smjera) te iii) simulirana numeričkim modelom WRF (na tri (ugnježdene) domene modela, pri čemu je horizontalna rezolucija najmanje domene iznosila 1.5 km). Ukoliko su zabilježene brzine sinoptičkog strujanja bile manje od 9 𝑚𝑠−1, dnevni razvoj prizemnog polja vjetra (s pojavom smorca duž obale) proizveo je prostorno zakrivljenu zonu konvergencije, koja se pomicala prema istoku poluotoka. Osim nastale prizemne zone konvergencije, značajan utjecaj na životni vijek i kretanje početnih ćelija Cb-a imala je i advekcija zraka sinoptičkim vjetrom. Dok je sudar lokalnih fronti s advekcijom zraka sjeveroistočnog strujanja uzrokovao pomicanje oluje prema jugu, interakcija zone konvergencije i fronti odredila je sjevernozapadni pomak oluje u slučaju postojanja sjeverozapadnog sinoptičkog strujanja.
Zbog postojanja specifične sinoptičke situacije, životni vijek nastale oluje u slučaju kada je zabilježeno sinoptičko strujanje jugoistočnog smjera je najkraće (s neznatnim utjecajem na razvoj smorca). Za „najtipičniji“ slučaj nastanka konvekcije, sa zabilježenim toplim i vlažnim sinoptičkim strujanjem jugozapadnog smjera, početak i prostorna lokacija nastanka oluje bile su u potpunosti pod utjecajem prizemne zone konvergencije te uzlazne advekcije vlažnog zraka nad frontom smorca. Stoga je tako nastalo strujanje samo je djelomično podržalo međudjelovanje smorca i Cb-a.
U drugom dijelu ove disertacije provedena je analiza osjetljivosti simulacija mezoskalnog modela na i) različite postavke modela, ii) topografiju i iii) raspodjelu površinske temperature mora. U tu svrhu odabrana su tri slučaja (C1-C3) iz prvog dijela ove studije. Prvi skup simulacija dobiven je modificiranjem postavki modela, točnije parametrizacijom mikrofizike i AGS-a. Na drugom skupu simulacija provedena je modifikacija topografije, pri čemu je visina planinskog dijela Istre smanjena na 30 % njihove početne visine. Raspodjela površinske temperature mora preuzeta je iz dva izvora: 1) kao konstatno polje površinske temperature mora iz ECMWF baze podataka te 2) kao promjenjivo polje površinske temperature mora, dobiveno iz geostacionarnih satelitskih podataka.
Dobiveni numerički eksperimenti statistički su analizirani putem dva različita pristupa: standardnim statističkim veličinama i analizom momenata slika te je uz pomoć dobivenih rezultata odabrana najoptimalnija kombinacija shema. Rezultati svakog testa su također uspoređeni s mjerenjima, dobivenim na postajama ili iz radarskih podataka. Modifikacijom terena utvrđene su varijacije u nastanku, vremenskom trajanju te količini konvektivne aktivnosti, kao i u razvoju i dimenzijama smorca. Promjena polja površinske temperature mora imala je pak znatan utjecaj na AGS, razvoj turbulentnih tokova, smorca te ćelija Cb-a.
Abstract (english) The northeastern Adriatic is the area with the highest frequency of thunderstorms in Croatia and frequent appearances of sea breeze along the coast. This study investigates the impact of the combined large-scale wind (associated with particular synoptic conditions) and the SB on the deep convection development over the NE Adriatic. The six selected cases were (C1-C6) (i) chosen on the basis of a daytime deep convection; (ii) supplemented by one of the dominant large-scale winds with seaward (NE, NW) and landward (SW, SE) directions and (iii) simulated by WRF numerical model (at three (nested) model domains, where the innermost domain involves 1.5-km horizontal grid spacing). The near-surface wind patterns consisted of SBs along the coastline, generated a narrow eastward-moving convergence zone along the area if the large-scale wind was less than 9 ms−1 (below 500 hPa). Apart from the low-level convergence zone, the advection of large-scale wind influenced the lifetime and movement of the initial Cb cells. While the local front collision with the NE wind advection caused the thunderstorm to propagate southward, the convergence zone and fronts interaction determined the afternoon northwestward storm movement against the NW large-scale wind.
Due to particular synoptic background, the thunderstorm event in SE case was the shortest with only a minor impact on the SB. While the origins and location of storm cells were completely controlled by the low-level convergence zone and the upward advection of lowlevel moisture at the SB front, the most typical convective case with SW warm-wet wind only partially supported the sea breeze–Cb interaction.
In the second part of this disertation the sensitivity of a high-resolution mesoscale atmospheric model to (i) the different model setup, (ii) the model topography and (iii) the sea surface temperature distribution was performed. For this purpose were selected three cases (C1-C3) from the first part of the study. The first set of simulations is conducted by modifying the model setup, microphysics and the boundary layer parameterizations. The second set of simulation was obtained by modification of the topography, where the mountain heights in Istria were reduced to 30% of their initial height. The sea surface temeperature distribution has two representations in the model: 1) a constant sea surface temperature field from the ECMWF skin temperature analysis and 2) a varying sea surface temperaure field, which is provided by hourly geostationary satellite data. A comprehensive set of numerical experiments is statistically analyzed through two different approaches: by the standard statistical measures and the image moment analysis approach. The results of each model setup are compared with available measurements, which are provided by standard station and radar measurements, and each of these approaches shows optimal combinations of the model schemes. The modified topography exposes variations in the origin, timing and the amount of the convective activity and the evolution and dimensions of sea breezes, while the sea surface temperature variations revealed the effect on the boundary layer and on the evolution of turbulent fluxes, as well as on the sea breeze and cumulonimbus clouds.
Keywords
smorac
konvekcija
kumolunimbus
mezoskalna meteorologija
oborina
WRF model
Keywords (english)
sea breeze
convection
cumulonimbus
mesoscale meteorology
precipitation
WRF model
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:217:434237 Promotion 2021 Study programme Title: Physics Type of resource Text Extent str. 123 ; 30 cm File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Created on 2021-03-16 10:29:11
