Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Case study of the extreme precipitation events in the south-western part of Sweden, August 2014
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences, LUVAL.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Fallstudie av extrem nederbörd i sydvästra Sverige i augusti 2014 (Swedish)
Abstract [en]

In August 2014, parts of south-western Sweden were flooded due to intense precipitation. It caused large material damages and problems in the infrastructure. Since the sea surface temperature (SST) was higher than normal during the month, it was speculated that it was one of the reasons for the heavy precipitation.

In this study, the Weather Research and Forecast (WRF) model was used to simulate two of these extreme precipitation events. Nested domains with 25, 5 and 1 km resolutions were configured. In order to find the best model setup for this study, three different microphysics schemes: WRF singlemoment 3-class (WSM3), Thompson and Morrison, and two different cumulus schemes: Kain-Fritsch and Grell-3 were tested. The results were compared with observations with focus on evaluating the amounts, location and timing of the simulated precipitation. Furthermore, the sensitivity of precipitation to SST was investigated by changing the SST in the entire domain by +2 and -2ºC, compared to a reference simulation.

The results showed that the WRF model was able to reproduce the maximum precipitation amounts, but not in the correct location. The timing of the precipitation was captured fairly well in the beginning of the simulations. Increased uncertainties with time indicate the importance of choosing a proper initialization time. Grell-3 cumulus scheme performed better than Kain-Fritsch, which often underestimated the precipitation. This was most pronounced for 5 and 1 km resolutions. The differences may be related to a better adaptation to finer grids in the Grell-3 scheme, e.g. by allowing subsidence effects to be spread also in the surrounding grid columns. It was also found that using cumulus scheme at 5 km was generally preferable, since the resolution was not high enough for treating the small scale convection explicitly. The results were not that sensitive to choice of microphysics scheme. This indicates that it, in some cases, may be enough to use the relatively simple WSM3 scheme that only represent precipitation as rain or snow, instead of the more sophisticated Thompson and Morrison schemes which describe also graupel and hail. Probably, the precipitation during the two chosen days did not involve hail or graupel, why this were not needed to be represented by the schemes. The simulated precipitation was highly sensitive to changes in SST. A 2ºC increase in SST led to an increase of precipitation of about 30-50 % in the most affected areas, which indicate that the relatively high SST in August, in combination with the present weather situation, may have contributed to the extreme precipitation amounts.

Abstract [sv]

Augusti 2014 blev extremt regnig i sydvästra Sverige. För vissa platser i Halland och Västergötland var det den regnigaste kalendermånaden som någonsin observerats där. Under några av dagarna föll det extra stora regnmängder, med värden på över 90 mm under ett dygn, vilket är ganska ovanligt i Västra Götaland. Den högsta dygnsnederbördsmängden på 133,7 mm uppmättes i Hällum i Västergötland, vilket är det tionde högsta värdet i Sverige sedan 1961. Det spekulerades om att en tänkbar bidragande orsak till de kraftiga regnen var att ytvattentemperaturen i Västerhavet var högre än normalt. Nederbörden orsakade stora problem i samhället då många områden blev översvämmade. Det uppstod störningar i infrastrukturen och ett flertal människor fick sina hem förstörda. För att kunna förebygga eventuella faror och skador i samband med översvämningar är det viktigt med noggranna väderprognoser.

I denna studie användes vädermodellen WRF (Weather, Research and Forecast) för att undersöka hur bra den kunde simulera nederbörden för två av dagarna då extrema nederbördsmängder observerades. Simuleringar gjordes för fyra domäner med upplösningarna 25, 5 och 1 km. För att beskriva processer som har med bland annat molnbildning och igångsättandet av nederbörd att göra använder sig modellen av mikrofysik- och cumulusscheman. Tester utfördes för tre olika mikrofysikscheman: WSM3 (WRF single-moment 3 class), Thompson och Morrison, och två cumulusscheman: Kain-Fritsch och Grell-3, för att hitta den bästa modelluppsättnignen för denna studie. Resultaten jämfördes med observationer med fokus på att utvärdera timingen, mängden och placeringen av den simulerade nederbörden. Vidare undersöktes hur känslig nederbörden var för en ändring i ytvattentemperatur genom att höja respektive sänka den med 2ºC, jämfört med en referenssimulering.

Resultaten visade att WRF-modellen var bra på att återge de höga nederbördsmängderna, men inte på rätt plats. Timingen av nederbörden fångades ganska väl i början av simuleringarna, men blev sämre med tiden. Grell-3 cumulusschema presterade bättre än Kain-Fritsch, som oftare underskattade nederbörden. Skillnaderna var störst för upplösningarna 5 och 1 km. Anledningen till att Grell-3 var bättre kan vara att det är bättre anpassat för högre upplösningar. Cumulusschema brukar inte alltid behövas för upplösningar som är bättre än 10 km, eftersom modeller ofta kan beskriva processer som regnskurar ganska bra utan. I det här fallet var det generellt bättre att använda cumulusschema även vid en så pass hög upplösning som 5 km. Resultaten var inte så känsliga för olika val av mikrofysikschema. Det fungerade lika bra att använda det relativt enkla WSM3 som endast kan representera regn eller snö som nederbörd, jämfört med Thompson och Morrison som även kan beskriva olika typer av hagel. Antagligen kan det delvis förklaras med att det inte förekom hagel under de två valda dagarna. Den simulerade nederbörden var känslig för ändringar i ytvattentemperatur. En ökning med 2ºC ledde till att nederbörden ökade med ca 30-50 % i de mest drabbade områdena, vilket indikerar att den relativt höga havstemperaturen i augusti, i kombination med den rådande vädersituationen, kan ha bidragit till de extrema nederbördsmängderna.

Place, publisher, year, edition, pages
2015.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 311
National Category
Meteorology and Atmospheric Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-252633OAI: oai:DiVA.org:uu-252633DiVA: diva2:811096
Subject / course
Meteorology
Educational program
Master Programme in Physics
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-05-11 Created: 2015-05-10 Last updated: 2015-05-11Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1788 kB)132 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1788 kBChecksum SHA-512
f437fcbe4ce2184d2c9e3db4177dab84a78fc8d22c3dc794120d27e5a3261a0baacbac8c4381aa780852985fc6ba0392ae86b0c231cb94d87d287b2de848ee25
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
LUVAL
Meteorology and Atmospheric Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 132 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 878 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf