Sensitivity of the surface temperature to changes in total solar irradiance calculated with the WRF model

Abstract

The temperature sensitivity of the WRF model to changes in Total Solar Irradiance (TSI). The simulations were performed for a region centered over the North Atlantic Ocean, including portions of Eastern North America, Western Europe and Northwest Africa. Four simulations were run with different TSI values. Also, a fifth simulation was performed in which we varied the initial atmospheric conditions, in order to compare the effect on the temperature of both, changes in the TSI and initial atmospheric conditions. Comparing temperature monthly averages we found that changes in TSI and in the initial conditions have a measurable impact on temperature in the region of study. The sensitivity of the model using non-dimensional parameters was also estimated. The numerical experiments show some features that might allow to distinguish between the effects on the temperature due to changes in TSI from those caused by initial conditions. However, TSI changes are of the same order of magnitude than those of disturbances in the initial conditions. We also found that the mean monthly values of temperature over the full grid, did not present significant variations due to changes of either initial conditions or TSI.

Translated abstract

En este trabajo se estima la sensibilidad de la temperatura del modelo WRF a cambios en la Radiación Solar Total (RST). Las simulaciones se realizaron para una región centrada en el Atlántico norte, incluyendo partes del Este de Norteamérica, Oeste de Europa y Noroeste de África. Para esto, se realizaron 4 simulaciones iguales, donde el único parámetro que se modificó fue la RST. Adicionalmente, se realizó una quinta simulación donde se cambiaron las condiciones iniciales atmosféricas, para comparar el efecto del cambio de la RST sobre la temperatura con el de un cambio en el día de inicio de la integración. Se compararon promedios mensuales de temperatura para cada simulación obteniéndose que tanto los cambios en las condiciones iniciales como los de la RST tienen un impacto medible en la temperatura de la región de estudio. Se presenta también una estimación de la sensibilidad del modelo usando parámetros adimensionales. Con estos experimentos numéricos encontramos algunos rasgos que permitirían distinguir entre los efectos de cambios de la RST y en las condiciones iniciales sobre la temperatura. Sin embargo, los cambios debidos al RST son de la misma magnitud que los cambios debidos a las variaciones en las condiciones iniciales. Se observa también que, en promedio y sobre toda la malla, la temperatura promedio no sufre cambios significativos ni ante cambios de la RST ni ante los de las condiciones iniciales.