Estudio de la precipitación usando el modelo Weather Research and Forecasting (WRF) en la cuenca del río Mantaro

Abstract

La presente investigación se enfoca en estudiar la precipitación usando el modelo Weather Research and Forecasting (WRF) en la cuenca del río Mantaro. Para ello se realizó simulaciones con una configuración control sobre la cuenca del río del Mantaro realizadas para los meses de febrero del periodo 2000 al 2012, mediante el anidamiento de los dominios de 27 y 9km, además se realizaron 5 simulaciones experimentales para el febrero del 2002 aplicando diferentes parametrizaciones físicas con tres dominios anidados (27, 9 y 3km), y estableciendo las condiciones iniciales y de frontera proporcionada con los datos de reanálisis del National Centers for Environmental Prediction (NCEP) Final Analyses (FNL). Para la validación se usaron datos observados de 27 estaciones meteorológicas de la cuenca, así como los productos 3B42 y 2A25 del satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). Por otro lado, las simulaciones experimentales se evaluaron en base al control y utilizando los datos observados y estimados mencionados anteriormente. Los resultados indicaron que el modelo tiende a sobreestimar la precipitación media (mm/día) en 3 veces con respecto al TRMM 2A25 y en el doble a lo observado, además la variabilidad interanual simulada logró reproducir los años secos 2005 y 2007 (SPI ≤ -0.5), y el año húmedo 2002 (SPI ≥ 0.5). Así mismo, el modelo tuvo una buena reproducción de la distribución de precipitación acumulada (mm/mes) en los cortes transversales, mostrando menor precipitación sobre los valles y mayor sobre las montañas, comportamiento que corresponde a lo observado, así como una buena reproducción del ciclo diurno de precipitación con un retraso (lag) de una hora al pico de acuerdo a lo observado (18hr), a pesar de haberse obtenido resultados desfavorables en la validación. También se cambió la configuración del modelo para obtener mejores resultados, demostrando que el cambio del esquema de microfísica Thompson por el Lin (Purdue) resultó ser el más adecuado para la simulación de precipitación sobre la cuenca. Finalmente estos resultados nos indican que se requieren de más datos observados, para tener mayores referencias en el análisis de las simulaciones, así como realizar nuevos experimentos para seguir mejorando la configuración del modelo para las zonas alto andinas.

This research focuses on studying the precipitation using the Weather Research and Forecasting model (WRF) in the Mantaro river basin. For this simulation was performed to a control setting on the river basin of the Mantaro made for the months of February period 2000 to 2012, by nesting domains 27 and 9km, plus five experimental simulations for February 2002 they were conducted applying different physical parameterizations with three nested domains (27, 9 and 3km), and establishing the initial and boundary conditions provided with reanalysis data of National Centers for Environmental Prediction (NCEP) Final Analyses (FNL). For validation observed data of 27 weather stations in the basin as well as 3B42 and 2A25 products Tropical Rainfall Measuring Mission satellite (TRMM) were used. Furthermore, experimental simulations were evaluated based on the control and using the observed and estimated data mentioned above. Thus, the results indicated that the model tends to overestimate the average precipitation (mm / day) in 3 times compared to the TRMM 2A25 and twice that observed, in addition, the simulated interannual variability managed to reproduce the 2005 dry years and 2007 (SPI ≤ -0.5), and the wet 2002 (SPI ≥ 0.5). Also, the model had a good reproduction of the distribution of accumulated precipitation (mm / month) in the vertical profiles, showing less precipitation over the valleys and higher over the mountains, behavior that corresponds to the observed, as well as good reproduction diurnal cycle of precipitation with a lag of one hour peak according to the observed (18hr), despite unfavorable results obtained in the validation. Thus, the model configuration for best results obtained is changed, demonstrating that changing the microphysics scheme by Lin (Purdue) turned out to be the most suitable for simulating precipitation over the basin. Finally, these results indicate that more observed data are required, to have more references in the analysis of the simulations as well as perform new experiments to further improve the model configuration for the high Andes.