WRF sensitivity to land use and urban canopy model during a heat wave event in Stockholm

Abstract

Heatwaves are among the most dangerous extreme weather events, and their occurrence is projected to significantly increase over Europe in a climate change scenario. Densely urbanized regions as cities, are more vulnerable to extreme hot weather events, than rural areas, due to pre-existing UHI effect. The present work evaluates the WRF model sensitivity to landuse and Urban Canopy Model (UCM) parametrizations, during a heat wave event occurring in Stockholm region. The landuse sensitivity test compares the model results produced with three different landuse datasets, showing that using a more updated and high-resolution dataset increases the model skill simulating wind and temperature fields. The UCM sensitivity, compared the model performance coupled with two UCMs, SLUCM and BEP model, using a high resolution landuse dataset with three different urban categories. The simulated results showed that these models are strongly dependent on the parameters used by each model to describe the city geometry and proprieties, besides this, using the BEP model increased the model skill simulating the u and v wind components, but the differences found for the temperature field were insignificant.

As ondas de calor estão entre os mais perigosos fenómenos de tempo extremo, sendo que num cenário de alterações climáticas, a frequência da sua ocorrência está projetada para aumentar significativamente na Europa. Zonas densamente urbanizadas, como as cidades, estão mais vulneráveis a eventos de temperaturas extremas do que as zonas rurais envolventes devido ao efeito de ilha de calor urbano pré-existente. O presente trabalho pretende avaliar a sensibilidade do modelo WRF aos dados do uso do solo e à parametrização da canópia urbana, durante um evento de ilha de calor, na região de Estocolmo. Para o teste de sensibilidade ao uso do solo foram utilizadas três base de dados diferentes. Os resultados mostraram que uma base de dados mais atualizada e com uma maior resolução aumentam a performance do modelo nos campos do vento e da temperatura. Para o teste de sensibilidade às parametrizações da canópia urbana, foram comparadas duas simulações produzidas com o acoplamento de dois modelos de parametrização da canópia urbana (UCM) diferentes, o Single Layer Urban Canopy Model (SLUCM) e o Building Effect Parametrization Model (BEP), utilizando uma base de dados de uso do solo de alta resolução, com três categorias urbanas diferentes. Os resultados mostraram que estes modelos dependem significativamente dos parâmetros utilizados para descrever a geometria e as propriedades da cidade, contudo, o uso do modelo BEP permitiu melhorar a simulação das componentes u e v, enquanto que para o campo da temperatura, os resultados não apresentaram diferenças significativas.