Subgridprocesparameterisaties

Subgridprocesparameterisaties zijn wiskundige representaties van fysische processen die zich afspelen op lengteschalen kleiner dan de ruimtelijke resolutie van een numeriek model. Ze worden toegepast in weer- en klimaatmodellen, oceanische modellen en in land- en ijsdynamica om de effecten van unresolved of subgridverschijnselen op de resolvable schaal mee te nemen. Het doel is om de impact van subgridprocessen op senarios zoals temperatuur, vochtigheidsverdeling en windsnelheid realistisch weer te geven, terwijl massa-, energie- en momentumbalans in stand blijven.

Veelvoorkomende subgridprocessen omvatten convectie en wolkvorming, waarbij mass flux-parameterisaties de verticale transporten van warmte en vocht representeren; wolkelijke microfysische processen zoals condensatie, verdamping en de vorming van druppels en ijsdeeltjes; turbulente menging in de atmosfeer via closure-schema’s zoals k-epsilon of vergelijkbare benaderingen; en subgrid oppervlakteschalen zoals evapotranspiratie, bodemvocht, albedo en sneeuwbedekking die de energiebalans aan het oppervlak beïnvloeden. Ook in oceanische modellen worden subgrid mixing en mesoschaalvariabiliteit van eddy’s vaak via parameterisaties benaderd.

Er bestaan verschillende benaderingen, van empirisch gebaseerde tot fysisch gebaseerde parameterisaties. Schaalbewuste parameterisaties proberen hun vermogens aan te passen bij veranderingen in gridgrootte, zodat resultanten minder afhankelijk zijn van resolutie. Stochastische parameterisaties introduceren variabiliteit om subgridverschillen beter te representeren. Validatie gebeurt met waarnemingen en hoge-resolutie modellen zoals large-eddy simulations; ze zijn cruciaal voor de betrouwbaarheid van klimaatprojecties en weersverwachtingen.