Containers and OpenStack: Marc Van Hoof, Kumulus: Containers and OpenStack
Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM
-
Upload
andi-muttaqin -
Category
Science
-
view
225 -
download
1
description
Transcript of Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM
![Page 1: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/1.jpg)
Interaction between Cloud Microphysics and Cumulus Convection in a General Circulation Model
Laura D. Fowler and David A. Randall
(Journal of the Atmospheric Sciences, 2002)
Direview oleh
Andi S. Muttaqin (22412004)
Riza Adriat (22412008)
MK. Mikrofisika Awan dan Hujan
Sains Kebumian
2013
![Page 2: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/2.jpg)
POKOK BAHASAN
Pengaruh Sirkulasi Umum Atmosfer
Pengaruh terhadap Konveksi
Percobaan Sensitivitas
Model Awan Kumulus
Persamaan Budget Skala-Besar
Pendahuluan
Pengaruh terhadap Proses Skala-Besar
Kesimpulan
![Page 3: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/3.jpg)
PENDAHULUAN
Beberapa dekade terakhir parameterisasi dari moist proses dalam GCMdifokuskan dalam pengembangan interaksi realistik antara awan konvektifdan awan stratiform.
Banyak usaha yang dilakukan untuk membuat persamaan prognostik yangdigunakan dalam menggambarkan perkembangan spasial dan temporaldari uap air yang digunakan sebagai parameterisasi konveksi untukmerepresentasikan formasi awan yang disebabkan oleh konveksi.
Tiedke (1993) menyatakan bahwa : “representasi formasi awan oleh konveksi lebih mudah jika konveksi kumulus diparameterisasi menggunakan skema flux massa”.
![Page 4: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/4.jpg)
Colorado State University (CSU) General Circulation Model (GCM) menggunakanparameterisasi konveksi yang berbasis AS74 (Arakawa and Schubert, 1974) danmodel awan Lord (1978) yang telah dimodifikasi.
http://www.egu.eu/awards-medals/vilhelm-bjerknes/2010/akio-arakawa/
Akio Arakawa
http://schubert.atmos.colostate.edu/personnel/schubert.jpg
Schuberthttp://www.ametsoc.org/boardpges/cwce/docs/profiles/LordStephenJ/profile.html
Lord
![Page 5: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/5.jpg)
Tujuan dari studi ini adalah untuk mendapatkanlangkah awal dalam menggambarkan konvektifdan proses mikrofisika awan dan hujan skala besardengan sebuah parametererisasi tunggal denganharapan mendapatkan parameterisasi yang lebihrealistik untuk interaksi antara awan konvektif danawan stratiform.
Selain itu kajian ini fokus terhadap sensitivitas dari model CSU GCM denganmemperbolehkan adanya salju konvektif yang terbentuk didalam fase dinginawan kumulus. Parameterisasi yang baru dibentuk disebut “EAUCUP”.
Aspek mikrofisika dari parameterisasi konveksi yang digunakan dalam model - modeliklim masih belum terlalu diperhatikan (Emanuel and Pierrehumbert, 1996). Padahalkandungan uap air atmosfer sangat bergantung pada proses mikrofisika di dalamkonvektif dan awan stratiform.
http://kamusmeteorology.blogspot.com
![Page 6: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/6.jpg)
Gambar 1. menunjukkan dua awan skala besar yang dibentuk dari prosesdetrainment pada masing-masing puncaknya.
Dimana E adalah Entrainment yang merepresentasikan laju massa yang masuk darilingkungan baik yang bebas awan maupun berawan kedalam konvektif updraft. Jikalingkungan adalah bebas awan, hanya moist statik energi dan uap air yangmengalami entrainment. Sedangkan apabila lingkungan berawan maka moist statikenergy, uap air, cloud water dan cloud ice.
Detrainment merepresentasikan penyebaran massa pada puncak konvektif updraftdilambangkan D.
Cloud water dan cloud ice yangmengalami detrainment bertindaksebagai sumber dari cloud water dancloud ice untuk parameterisasimikrofisika awan skala besar(EAULIQ).
![Page 7: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/7.jpg)
Pengaruh Sirkulasi Umum Atmosfer
Pengaruh terhadap Konveksi
Percobaan Sensitivitas
Model Awan Kumulus
Pendahuluan
Pengaruh terhadap Proses Skala-Besar
Kesimpulan
Persamaan Budget Skala-Besar
![Page 8: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/8.jpg)
Persamaan kontinuitas pada permukaan sigma untuk konvektif, kondensasi skala besar dan proses radiatif, bisa ditulis :
vq = mixing ratio uap air skala besar= mixing rasio cloud water skala besar= mixing rasio cloud ice skala besar= mixing rasio rain skala besar= mixing rasio snow skala besar= laju perubahan didalam konveksi updraft= kecenderungan proses kondensasi
cq
iq
rq
sq
xxxxxx
SLSPqwgSCUPqqVqt
'*** '
.....(1)
xSLSPxSCUP
= operator divergen di permukaan = skala tekanan= vektor angin horizontal = kecepatan vertikal skala besar= energi statis kering skala besar= kecenderungan proses radiasi gelombang panjang dan pendek
*V
TTT
SRADSLSPswgSCUPssVst
''***
s
.....(2)
TSRAD
![Page 9: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/9.jpg)
Transpor vertikal eddy dari spesies air dari awan kumulus untuk tipe awan tunggal dan energi statis kering masing-masing dapat ditunjukkan dengan
xxccx
qqMqw ''
vcq = mixing rasio uap air di dalam awan
= mixing rasio cloud water di dalam awan= mixing rasio cloud ice di dalam awan= mixing rasio rain di dalam awan= mixing rasio snow di dalam awan= flux massa konvektif= energi statis kering di dalam awan
ccq
icq
rcq
scq
cM
cs
ssMswcc''
.....(3)
.....(4)
![Page 10: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/10.jpg)
Profil vertikal flux massa η(λ) yang digunakan didalam AS74 yang awalnya eksponensial dalam kajian ini diganti oleh profil linier :
untuk
dimana z = ketinggian updraft kumulus= tinggi dasar awan= level detrainment dari masing-masing awan kumulus= jumlah entrainment pada puncak awan
TOPB
zzz 1,
DB
zzz
Bz
Dz
TOP
.....(7)
Konveksi tidak dibatasi hanya dimulai dari puncak Planetary Boundary Layer (PBL),tapi juga dimungkinkan mulai terjadi pada semua level di troposfer bebas
Flux massa konvektif diperoleh menggunakan persamaan ini :
Bc
MzzM ,, .....(8)
= flux massa dasar awan= Profil vertikal flux massa= laju entrainment fraksional
BM
,z
![Page 11: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/11.jpg)
Persamaan untuk mencari energi kinetik vertikal kumulus adalah :
D
B
KAMK
dt
d .....(5)
K
BM
D
Dimana, = laju entrainment fraksional= integrasi vertikal energi kinetik kumulus= flux massa dasar awan= skala waktu disipasi= fungsi kerja awan
Kemudian diasumsikan
dimana α adalah faktor konversi yang menghubungkan flux massa dasar awankumulus dengan energi kinetik kumulus.
2
BMK .....(6)
A
![Page 12: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/12.jpg)
Pengaruh Sirkulasi Umum Atmosfer
Pengaruh terhadap Konveksi
Percobaan Sensitivitas
Model Awan Kumulus
Persamaan Budget Skala-Besar
Pendahuluan
Pengaruh terhadap Proses Skala-Besar
Kesimpulan
![Page 13: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/13.jpg)
Lord (1978) mengasumsikan untuk tiap tipe awan konvergensi flux dari total air (uapair ditambah cloud water dan cloud ice) bergantung pada entrainment total darilingkungan dan detrainment total pada puncak konvektif updraft dan produksihujan.
Lord (1978) mengasumsikan cloud water dan cloudice skala besar adalah nol maka entrainment totaldari lingkungan akan mengurangi: uap air, cloudwater dan cloud ice di dalam awan, sehinggadetrainment pada puncak awan dengan seketikamengalami evaporasi.
Lord juga mengasumsikan fraksi air yang dibentuk dari konvektif updraft adalahsupercooled jadi akan meningkatkan produksi cloud ice. Fraksi air supercooledtersebut bergantung dengan temperatur didalam awan dan jumlah air didalamawan. Fraksi sisa dari cloud water itu terkonveksi menjadi hujan, yang akan jatuhseketika ke permukaan.
![Page 14: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/14.jpg)
Kehadiran EAUCUP dan EAULIQ memungkinkan entrainment, tidak hanya uap airskala besar tapi juga cloud water dan cloud ice skala besar masuk kedalam konvektifupdraft. Ini juga diikuti detrainment tidak hanya dari konvektif uap air tapi jugakonvektif cloud water dan cloud ice yang membentuk anvil skala besar.
Ketika uap air, cloud water dan cloud ice naik keatas menuju puncak awan, disiniterjadi proses mikrofisika. Cloud water dan cloud ice yang berlebihan keluar dalambentuk hujan konvektif atau salju konvektif. EAUCUP mengizinkan adanya fraksikandungan es di dalam awan yang akan menjadi presipitasi dalam bentuk saljukonvektif.
Kemudian dihitung secara terpisah profil vertikal dari uap air, cloud water dan cloud ice menggunakan :
xcxxc
CUPqqzz
, .....(9)
Didefinisikan energi statis kering sebagai : s
gzTcsp
= temperatur skala besar= ketinggian geopotensial= kelembaban spesifik udara kering
Tgz
pc
.....(10)
![Page 15: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/15.jpg)
dan menunjukkan energi statis virtual skala besar dan generalisasi moist static energy, didefinisikan :
vs h
sircvpv
qqqqqTcss 608.0 dan
sifvc
qqLqLsh
= Panas laten kondensasi= Panas laten fusi
cL
fL
.....(11)
.....(12)
![Page 16: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/16.jpg)
KetikaL diinterpolasi linier sebagai fungsi
dan . Ketika temperaturberada di ambang batas,ditetapkan konsistensi digunakanparameterisasi mikrofisika awanskala besar (Fowler,1996).
CTC 020
cLsL
Didefinisikan dan sebagai saturation moist static energi dan saturationmixing ratio. Dimana : ,
adalah saturation mixing ratio yang berhubungan dengan dengan air ketikadan ketika .
Pada temperature diantara , saturasi uap air diperoleh dariinterpolasi linear antara saturasi tekanan uap dengan hubungan antara air dan es.
dihitung menggunakan , dan L menjadi ketika dan menjadipanas laten sublimasi ketika
sh vsq
vsq
CT 0CTC 020 )(Te
s
vsq
cL CT 0
sL
)(Tes
vspsqLTch .....(13)
CT 20
CT 20
![Page 17: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/17.jpg)
Di dasar dari konvektif updraft diasumsikan :
0======
scrciic
cccvvcc
qqqqqqqqhh
;;;; .....(14)
BiK
kkickBiK
ickzz
hzhzzh
,2/1
,2/1,2/1
,2/11
1
dan
xc
BiK
xkkixckBiK
ixck SCUPzz
qzqzzq
,2/1
,2/1,2/1
,2/11
1
.....(15)
.....(16)
Normalisasi flux massa dilakukan pendekatan dengan :
kkickBiKickBiK hzhzzhzz ,2/1,2/1,2/1,2/1 11
xcxkkixckBiKixckBiK SCUPqzqzzqzz ,2/1,2/1,2/1,2/1 11
![Page 18: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/18.jpg)
Temperatur di dalam awan dapat dituliskan
scicfc
p
cqqLhh
cTT
1
11.....(20)
1
vscvc
vc
qqdq
Mixing ratio saturasi dihitung dengan pendekatan deret Taylor yaitu :
scicfsc
c
vsvsqqLhh
Lqq
1
1
Dimana
P
vs
T
q
.....(19)
.....(18)
.....(17)
Laju perubahan mixing rasio :
![Page 19: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/19.jpg)
Berikutnya akan dibagi jumlah dari air kondensat yang terbentuk didalam konvektifupdraft menjadi cloud water dan cloud ice sebagai fungsi ,kemudiandiperolehlah parameterisasi dari mikrofisika awan skala besar (Fowler et al,1996)
vcdq ccdq icdqcT
Diasumsikan
dimana didefinisikan :
jadi untuk dan, untuk Didalam persamaan diatas adalah temperatur beku dan batas terendah untuk supercooled cloud water
vcccdqdq
vcic
dqdq 1
000
00
TT
TTc
0 00TTc 1 0TTc
0T CT 00
00T CT 2000
.....(22)
.....(21)
.....(23)
![Page 20: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/20.jpg)
Jumlah air dan es di dalam awan yang berubah menjadi hujan dihitung dengan asumsi laju perubahan konversi adalah
zc
zcP
0
0
1
= ketebalan lapisan updraft= 2 x 10-3 m-1
0cz
.....(24)
vccc
dqPdq 1
vcic
dqPdq 11
vcrcdqPdq
vcsc
dqPdq 1
.....(27)
.....(26)
.....(25)
.....(28)
Setelah terjadi hujan
![Page 21: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/21.jpg)
Pengaruh Sirkulasi Umum Atmosfer
Pengaruh terhadap Konveksi
Percobaan Sensitivitas
Model Awan Kumulus
Persamaan Budget Skala-Besar
Pendahuluan
Pengaruh terhadap Proses Skala-Besar
Kesimpulan
![Page 22: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/22.jpg)
Sebelumnya deskripsi dari model parameterisasi AS74 menjelaskan bahwahujan konvektif diasumsikan seketika jatuh ke tanah sedangkan asumsialternatif (EAUCUP) yang dibuat pada kajian ini adalah denganmemperhatikkan salju yang terbentuk pada konvektif updraft.
Disini akan diinvestigasi sensitivitas siklus hidrologi dan sirkulasi umumatmosfer untuk mendapatkan asumsi alternatif di dalam tiga percobaanberikut :1. Detsnow2. Fallout3. Fallin
![Page 23: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/23.jpg)
Disini tidak ada proses kehilangan salju baik diluar maupun didalam updraft ataumendapat tambahan salju dari entrainment dari pinggir updraft, didalam awanmoist static energy dipertahankan selama pertumbuhan awan.
Asumsi salju tersebut tumbuh dipuncak awan tanpa presipitasi,ini sungguh ekstreme namuntidak sepenuhnya tidak beralasansejak kita ketahui kecepatanterminal dari salju padaumumnya lebih kecil darikecepatan vertikal updraft jadisalju tersebut akan tertekankeatas menuju puncak awan.
Pada percobaan ini diasumsikan semua salju naik dan mengalami detrainmentpada puncak updraft. Salju yang mengalami detrainment digunakan sebagaisumber parameterisasi mikrofisika awan skala besar
scsc
CUPqzz
, = konversi cloud ice menjadi salju
scCUP
DETSNOW
![Page 24: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/24.jpg)
Disini diasumsikan suatu bentuk dimana salju konvektif dengan seketika jatuhkeluar dari konvektif updraft dimana salju tersebut menjadi sumber dari saljuuntuk mikrofisika awan skala besar.
Suatu yang berbeda dengan Detsnow yang mana didalam awan moist staticenerginya dipertahankan. Fallout meningkatkan moist static energi didalamawan ketika kehilangan salju selama pertumbuhan updraft.
0' '
s
qw
FALLOUT
![Page 25: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/25.jpg)
Pada percobaan terakhir salju konvektif diasumsikan jatuh seketika ke dasar updraft.Dibawah dari dasar awan konvektif presipitasi salju mungkin menguap atau mencair.Jika temperatur dasar awan lebih hangat dari es, salju akan mencair dan menjadihujan konvektif yang akan jatuh seketika ke permukaan.
Sama dengan fallout, disini tidak ada transpor vertikal dari sirkulasi konvektif dandidalam awan moist static energi meningkat.
FALLIN
Detsnow dan Fallin adalah simulasi yangmemiliki batas ekstrem dari formasi danpresipitasi hujan dan salju didalam konvektifupdraft yang sebenarnya. Asumsi salju tersebutmenjadi ekstrem karena detrainment tanpapresipitasi atau hujan tanpa evaporasi sepertitidak realistik.
Meskipun demikian ini dapat membantu untukpenyelidikan terhadap sensitivitas dari simulasisiklus hidrologi oleh CSU GCM dibawah asumsiyang ekstrem.
![Page 26: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/26.jpg)
a) Simulasi kolom-tunggalb) Presipitasi
c) Kecenderungan konvektifPengaruh terhadap Sirkulasi Umum Atmosfer
Pengaruh terhadap Konveksi
Percobaan Sensitivitas
Model Awan Kumulus
Persamaan Budget Skala-Besar
Pendahuluan
Pengaruh terhadap Proses Skala-Besar
Kesimpulan
![Page 27: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/27.jpg)
Sumber: www.cs.toronto.edu
a) Simulasi Kolom-Tunggal
Sebelum menerapkan pada model GCM, parameterisasi EAUCUP diuji terlebih dahulu menggunakan versi model kolom-tunggal dalam CSU GCM (SCM).
Salah satu masukan SCM adalahkecenderungan advektif total yang didapatdari observasi.
Observasi dilakukan pada Periode ObservasiIntensif (IOP) Juli 1995 di Southern Great Plains(SGP) di bawah proyek Atmospheric RadiationMeasurement (ARM) (Stokes dan Schwartz,1994).
IOP berlangsung selama 18 hari, bermula00.00 UTC 18 Juli 1995 hingga 23.00 UTC pada4 Agustus 1995.Sumber: http://library.ndsu.edu/
SCM merupakan model yang berguna untukmenguji parameterisasi yang dikembangkanuntuk digunakan dalam model-model skala besar(Randall et al, 1996).
![Page 28: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/28.jpg)
ARM Climate Research Facility
![Page 29: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/29.jpg)
o Kecenderungan advektif (temperaturdan uap air) ditentukanmenggunakan metode Revealed forcing (Randall dan Cripe, 1999).
Penentuan Kecenderungan Advektif(Randall dan Cripe, 1999)
Revealed forcing
Horizontal advective
forcing
Relaxation forcing
![Page 30: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/30.jpg)
Top of the prognostic PBL
Too
WA
RM To
o D
RY
Perbed
aanan
taraFA
LLIN d
anD
ETSNO
W: kecil
![Page 31: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/31.jpg)
b) Presipitasi
Global meanJanuary
DETSNOW FALLOUT FALLIN
Cumulus precip.
0.81 0.75 1.33
Large-scale precip.
2.15 2.17 1.62
Total precip. 2.96 2.92 2.95
Cumulus incidence (%)
24.3 23.8 22.3
Global meanJuly
DETSNOW FALLOUT FALLIN
Cumulus precip.
0.93 0.87 1.49
Large-scale precip.
2.22 2.25 1.66
Total precip. 3.15 3.12 3.15
Cumulus incidence (%)
26.8 26.4 24.7
Table 1. Global means of cumulus, large-scale,total precipitations, and cumulusincidence simulated by DETSNOW,FALLOUT, and FALLIN. Units aremillimeter per day for precipitation, andpercent for cumulus incidence.
![Page 32: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/33.jpg)
25%
45%
75%
55%
![Page 34: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/35.jpg)
Tujuan dari TRMM adalah menyediakan estimasiglobal dari presipitasi kumulus dan skala-besar(Kummerow et al, 1998, Simpson et al, 1996).
Partisi antara hujan konvektif dan skala-besardapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:1. Brightness temperature (TRMM Microwave
Imager, TMI)2. Reflectivity (Precipitation Radar, PR)
Gambar 10 menunjukkan data TRMM PR versi 5yang dirata-rata antara Desember 1999 hinggaFebruari 2000.
Total > (Convective + Stratiform) + Warm Rain
![Page 36: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/36.jpg)
c) Kecenderungan Konvektif
xxxxxx
SLSPqwgSCUPqqVqt
'*** '
TTT
SRADSLSPswgSCUPssVst
''***
![Page 37: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/37.jpg)
Heating
Moist static energy
Cloud ice +salju
Uap air
![Page 38: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/39.jpg)
Pengaruh terhadap Sirkulasi Umum Atmosfer
Pengaruh terhadap Konveksi
Percobaan Sensitivitas
Model Awan Kumulus
Persamaan Budget Skala-Besar
Pendahuluan
Pengaruh terhadap Proses Skala-Besar
Kesimpulan
![Page 40: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/40.jpg)
Seperti telah dijelaskan pada Bab 3 (Model Awan Kumulus), terdapat dua carainteraksi antara proses EAUCUP dan EAULIQ.
EAUCUP memodifikasi EAULIQ
EAULIQ memodifikasiEAUCUP
• Cloud water• Cloud ice• Snow
• Cloud water• Cloud ice• Snow
Large-scale
Selanjutnya akan dikaji mengenai kecenderungan skala besar dari temperatur(large-scale heating rate), uap air (large-scale moistening rate), dan cloud ice + snow, untuk simulasi DETSNOW, FALLOUT, dan FALLIN.
![Page 41: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/41.jpg)
Convective Heating Large-scale Cooling
Convective Drying Large-scale Moistening
Convective Moistening Large-scale Warming
![Page 42: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/42.jpg)
Pengaruh terhadap Sirkulasi Umum Atmosfer
Pengaruh terhadap Konveksi
Percobaan Sensitivitas
Model Awan Kumulus
Persamaan Budget Skala-Besar
Pendahuluan
Pengaruh terhadap Proses Skala-Besar
Kesimpulan
![Page 43: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/43.jpg)
Table 2. Global mean of vertically integrated cloud fraction (%), TOA outgoing longwave radiation, and planetary albedo (%)
Global meanJanuary
DETSNOW FALLOUT FALLIN
Cloudfraction (%)
83.3 81.5 78.4
OLR 207.2 209.3 214.0
Planetary albedo (%)
35.9 34.9 32.8
Global meanJuly
DETSNOW FALLOUT FALLIN
Cloudfraction (%)
78.6 76.5 73.6
OLR 216.0 218.3 222.5
Planetary albedo (%)
34.9 34.6 32.8
Pada bagian ini, akan dibahas pengaruh EAUCUP terhadap sirkulasi umum atmosfer.
Merubah kecenderungan cloud ice dan salju dari EAUCUP dan EAULIC akan secaralangsung mempengaruhi distribusi vertikal dari laju pemanasan gelombang panjangdan pendek melalui perubahan keawanan troposfer-atas di antara tiga eksperimeniklim.
![Page 44: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/44.jpg)
Warming below cloud-base
Cooling above cloud-top
Net Warming
Net Cooling
![Page 45: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/45.jpg)
Perbedaan hasilsimulasi terbesar
Iklim: lebih basah Iklim:
lebih dingin
![Page 46: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/46.jpg)
Too cold
Too Warm
UnrealisticallyStrong westerly jet
![Page 47: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/47.jpg)
Pengaruh terhadap Sirkulasi Umum Atmosfer
Pengaruh terhadap Konveksi
Percobaan Sensitivitas
Model Awan Kumulus
Persamaan Budget Skala-Besar
Pendahuluan
Pengaruh terhadap Proses Skala-Besar
Kesimpulan
![Page 48: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/48.jpg)
Di dalam skema parameterisasi EAUCUP,penulis telah mengambil langkah awal kearah peningkatan simulasi interaksi antaraproses skala-besar dan konvektif denganmembiarkan cloud water dan cloude iceskala-besar dapat masuk (entrained) kedalam updraft konvektif.
Unsur kunci untuk meningkatkan interaksi antara proseskonvektif dan proses-proses skala-besar (khususnya melaluiproses pembentukan anvil skala-besar) adalah: Menyertakan proses mikrofisika awan dan presipitasi yang sudah
ditingkatkan (improved) ke dalam parameterisasi konveksi.
Proses subsidensi dari cloud water, cloud ice, dan snow skala-besardimasukkan ke dalam perhitungan dari kecenderungan konvektif.
Selanjutnya, penulis menyelidiki bagaiman perlakuan terhadap saljumengubah iklim dari model CSU GCM dengan membiarkan salju tersebar dipuncak awan, atau jatuh seketika di dalam atau di luar updraft konvektif.
Penulis juga telah mengambil langkah awal ke arah peningkatan prosespresipitasi dengan membiarkan fraksi dari cloud ice (yang terbentuk dalamupdraft konvektif) untuk menjadi salju, sebagai pengganti dari proses yang hanya membiarkan semua cloud ice tersebar (detrained) di puncak awan.
![Page 49: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/49.jpg)
o Hasil yang didapat dalam kajian ini mendukungkesimpulan dari Emanuel dan Pierrehumbert(1996) dan Emanuel dan Zivkovic-Rothman(1999) bahwa skema konveksi kumulus yangdigunakan di dalam model-model iklim harusmenggambarkan proses mikrofisik daripembentukan presipitasi secara lebih detail,khususnya untuk fase (awan) dingin.
o Pentingnya parameterisasi yang tepat dari fraksiair terkondensasi yang menjadi presipitasi atautersebar (detrained) pada puncak awanditekankan dari hasil simulasi yang menunjukkanperbedaan suhu dan RH (rata-rata zonal) antaraFALLOUT dan DETSNOW dan antara FALLIN danDETSNOW.
o Hasil utama yang didapat dalam kajian inimenunjukkan bahwa iklim yang disimulasikandengan model CSU GCM sangat sensitif terhadapperlakuan dari presipitasi untuk fase es.
o Penurunan presipitasi konvektif menghasilkan iklim yang lebih lembab namun lebihdingin, seperti dalam perlakuan DETSNOW.
o Penulis mengusulkan bahwa perbedaan skala-waktu antara parameterisasi konveksidan kondensasi skala-besar, dan jumlah dari kondensat yang tersebar (detrained)pada puncak updraft relatif terhadap jumlah yang menjadi presipitasi ke permukaanmenjelaskan perbedaan utama antara FALLIN dan DETSNOW.
Steve Platnick, NASA
![Page 50: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/50.jpg)
o Entrainment dari cloud water dan cloud iceskala-besar ke dalam updraft konvektifmensimulasikan pertukaran massa antaraawan stratiform dan konvektif di dalamsebuah kotak grid model.
o Perbaikan parameterisasai mikrofisika awan skala-besar (EAULIQ) yang saat inidigunakan dengan parameterisasi lain yang memasukan persamaan prognostikuntuk fraksi awan horizontal akan membantu menghasilkan simulasi OLR danalbedo planeter di puncak atmosfer (TOA) lebih dekat dengan nilai observasi.
o Menggunakan paramaeterisasi EAUCUP sebagai titik awal, beberapa hal dapatdiselidiki. Khususnya, peningkatan interaksi antara proses-proses skala-besar dankonvektif melalui proses entrainment dari uap air, cloud water, dan cloud ice skala-besar ke dalam updraft konvektif, dan subsidensi skala-besar, merupakan salahsatu unsur kunci dari parameterisasi fraksi keawanan(EAULIQNG, Randall dan Fowler 1999).
www2.ucar.edu
![Page 51: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/51.jpg)
Daftar Pustaka
Fowler, L.D., dan Randall, D.A. (2002) : Interactions between cloudmicrophysics and cumulus convection in a GCM, J. of the Atm. Sci.,59, 3074 – 3098 .
![Page 52: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/52.jpg)
Terima Kasih
![Page 53: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/53.jpg)
LAMPIRAN
Fowler et.al. (1996)
![Page 54: Interaksi Mikrofisika Awan dan Konveksi Kumulus dalam model GCM](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022042614/559389121a28abfb6a8b4576/html5/thumbnails/54.jpg)
Fowler et.al. (1996)