Fog simulation on the North coast of Portugal

Abstract

The central theme of this study is the numerical simulation of fog events on the north coast of Portugal. The main objective is the identification of the aspects that offer the most scope for improve the simulation of this phenomenon using the atmospheric WRF model. Through a review of the scientific literature related to this topic, two formation processes were identified that seem predominant in areas with meteorological characteristics similar to those of the Portuguese coast: the advection of humid air over cold coastal waters and the propagation towards the surface of low clouds. One of the most important parts of the study is the comparison of the impact of several physical schemes in the simulation of different fog events. Within the different parameterization categories analyzed, the radiation and the planetary boundary layer are the ones that produce the biggest variations in the results. In contrast, the different parameterizations of the microphysics used did not provide significant differences. The performance of a sensitivity test of the SST, which consists in introducing a negative artificial anomaly in the SSTs near the west coast of the Iberian Peninsula, showed that the SST errors will have a much smaller impact than the coice of the physical parametrizations in the simulation of the fog event. In addition, the simulations executed with the SSTs obtained with the oceanic model ROMS reaffirm this hypothesis. Finally, when the dominant formation process of each event was identified, a connection between the formation process and the parameterization that produces better results of each event was observed

O tema central deste trabalho é a simulação numérica de eventos de nevoeiro na costa norte de Portugal. O objetivo principal é a identificação dos aspetos que apresentam maior margem para melhorar a simulação deste fenómeno utilizando o modelo atmosférico WRF. Através de uma revisão da literatura científica relacionada com este tema, foram identificados dois processos de formação que parecem predominantes em áreas com características meteorológicas semelhantes às da costa portuguesa: a advecção de ar húmido sobre águas costeiras frias e a propagação para a superfície de nuvens baixas. Uma das partes mais importantes do trabalho é a comparação do impacto de vários esquemas físicos na simulação de diferentes eventos de nevoeiro. Dentro das diferentes categorias de parametrização analisadas, a radiação e a camada limite planetária são as que produzem as maiores variações nos resultados. Em contraste, as diferentes parametrizações da microfísica utilizada não proporcionaram diferenças significativos. A realização dum teste de sensibilidade da SST, que consistiu na introdução de uma anomalia artificial negativa nas SSTs na proximidade da costa oeste da Península Ibérica, mostrou que os erros das SSTs terão um impacto muito menor do que a escolha das parametrizações físicas na simulação do episódio de nevoeiro. Além disso, as simulações realizadas com a SST calculada com o modelo oceânico ROMS reafirmam essa hipótese. Por fim, ao identificar o processo de formação dominante em cada evento, conseguiu-se estabelecer conexão entre o processo de formação de cada evento e a parametrização que produz melhores resultados do evento