Publication in Urban Climate

See full article/ Veure l’article complet: https://doi.org/10.1016/j.uclim.2021.100982

English:

Due to increased urbanization and global warming, cities are experiencing more heat wave (HW) events that cause extreme heat stress. To mitigate such effects, a better understanding of the impact of urban morphology on the boundary layer development is needed. This study investigates the sensitivity of mesoscale simulations using the WRF model coupled with the building effect parameterization and the building energy model (BEP-BEM) at a 1-km resolution to 1) soil moisture initializations; 2) the inclusion of site-specific urban morphology parameters; and 3) the planetary boundary layer (PBL) scheme. A HW episode that occurred in the metropolitan area of Barcelona serves as the case study. We find that the use of a high-resolution land data assimilation system (HRLDAS) to initialize soil properties results in larger temperature diurnal range, but it did not improve the performance of simulated temperatures compared to using low-resolution ERA5 data. The inclusion of site-specific urban parameters improved the representation of urban fractions, reducing the night-time overprediction of 2-m temperatures compared to using default urban parameters. Overall, the Bougeault-Lacarrere (BouLac) scheme represents the PBL-height noontime observations better than the Mellor-Yamada-Janjic (MYJ) scheme. This was related to a better representation of daytime near-surface temperatures by the BouLac scheme compared to the MYJ scheme.

Català:

A causa de l’increment de les zones urbanitzades i l’escalfament global, les ciutats estan experimentant més esdeveniments d’onada de calor (HW) que causen estrès tèrmic extrem. Per mitigar aquests efectes, es necessita una millor comprensió de l’impacte de la morfologia urbana en el desenvolupament de la capa límit. Aquest estudi investiga la sensibilitat de simulacions mesoescalars utilitzant el model WRF juntament amb la “parametrització de l’efecte edifici” i el “model d’energia de construcció” (BEP-BEM) a una resolució d’1 km amb 1) inicialitzacions d’humitat del sòl; 2) la inclusió de paràmetres de morfologia urbana específics del lloc; i 3) l’esquema de capa límit planetària (PBL scheme). El cas d’estudi és un episodi de HW que es va produir a l’àrea metropolitana de Barcelona. Trobem que l’ús d’un sistema d’assimilació de dades terrestres d’alta resolució (HRLDAS) per inicialitzar les propietats del sòl resulta en un rang diürn de temperatura més gran, però no va millorar el rendiment de les temperatures simulades en comparació amb l’ús de dades ERA5 de baixa resolució. La inclusió de paràmetres urbans específics del lloc va millorar la representació de fraccions urbanes, reduint la sobreestimació nocturna de temperatures a 2 metres en comparació amb l’ús de paràmetres urbans predeterminats. En general, l’esquema Bougeault-Lacarrere (BouLac) representa les observacions de l’alçada de la PBL al migdia millor que l’esquema Mellor-Yamada-Janjic (MYJ). Això està relacionat amb una millor representació de les temperatures diürnes properes a la superfície  per l’esquema BouLac en comparació amb l’esquema MYJ.

Figure: Temperature analysis for the performance of WRF simulations. Root mean square error (RMSE) (top), Mean bias (MB) (middle) and correlation coefficient (R) (bottom) at daytime (left) and night-time (right) for each simulation and LULC group of stations.