MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798384486336
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31565303
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a551.5
■1001  ▼aOrenstein,  Patrick.
■24510▼aCold  Pools  in  Satellite  and  Model  Data
■260    ▼a[Sl]▼bColumbia  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a89  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-04,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Sobel,  Adam  H.;Camargo,  Suzana  J.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Columbia  University,  2024.
■520    ▼aConvective  cold  pools  are  important  modulators  of  the  onset  and  evolution  of  deep  convection  in  the  tropics.  Cold  pools  are  generated  by  downdrafts  and  can  outlive  the  storms  they  originate  from  to  spark  new  convection.  However,  most  of  our  understanding  of  cold  pool  mechanics  comes  from  high-resolution  simulations  and  a  relatively  small  number  of  in  situ  observational  studies.  This  thesis  brings  novel  observational  approaches  together  with  climate  model  data  to  understand  the  behavior  of  cold  pools  on  a  global  scale  and  how  a  mesoscale  weather  behavior  can  be  accounted  for  in  a  climate-scale  simulation.First,  we  leverage  a  dataset  derived  from  the  Advanced  Scatterometer  (ASCAT)  satellite  instrument  by  Garg  et  al.  (2020)  to  quantify  seasonal  variations  in  cold  pool  activity  and  their  relationship  to  deep  convection  across  tropical  ocean  basins.  The  dataset  identifies  gradient  features  (GFs)  in  the  surface  wind  field,  which  have  been  shown  to  serve  as  reliable  proxies  for  the  boundaries  of  atmospheric  cold  pools.  We  examine  the  relationship  between  GFs  and  climatologies  of  precipitation,  column  relative  humidity  (CRH),  and  bulk  vertical  wind  shear.  We  also  collocate  GFs  with  precipitation  and  CRH.  High  GF  frequency,  precipitation,  and  CRH  coincide  in  many  regions  of  the  tropics,  consistent  with  our  understanding  of  the  physical  connections  between  precipitation  and  cold  pool  generation.  On  the  other  hand,  climatological  bulk  wind  shear  is  often  low  in  convective  regions,  and  there  is  a  weak  inverse  correlation  between  GF  frequency  and  bulk  wind  shear,  while  our  prior  expectation  might  have  been  that  shear  promotes  cold  pool  formation.  Compared  to  GF  frequency,  GF  size  shows  a  weaker  relationship  with  the  convective  environment,  with  some  of  the  largest  GFs  occurring  at  lower  CRH  values  for  a  given  rainfall  rate.  In  a  few  exceptional  regions  and  seasons,  such  as  the  Indian  Ocean  in  northern  hemisphere  summer,  the  region  of  greatest  precipitation  does  not  coincide  with  the  region  of  greatest  GF  frequency.  These  cases  also  have  very  high  seasonal  mean  CRH,  suggesting  that  in  these  regions  cold  pool  formation  is  suppressed  by  reduced  evaporation  of  precipitation.Following  that,  we  apply  the  GF  data  set  to  the  task  of  evaluating  the  realism  of  the  cold  pool  parameterization  in  the  GISS  E3  earth  model  originally  designed  by  Del  Genio  et  al.  (2015).  We  compare  the  GF  data  set  to  model  results  from  six  versions  of  the  GISS  model  with  perturbed  parameters.  Cold  pools  generated  by  the  model  have  significantly  different  geographic  distribution  to  satellite-observed  GFs,  particularly  in  critical  convective  regions.  They  also  appear  to  be  much  less  common  than  GFs,  though  they  have  a  broadly  similar  dependence  on  column  water  vapor  (CWV),  especially  in  terms  of  size.Finally,  we  seek  to  understand  the  mechanics  of  the  model  cold  pool  parameterization  on  its  own.  A  subset  of  high-time  resolution  model  versions  is  used  to  deconstruct  the  behavior  of  the  model  parameterization  at  the  scale  of  individual  time  steps.  Our  aim  is  to  see  what  level  of  physical  realism  is  associated  with  the  emergent  trends  seen  in  the  climatological  statistics.  We  find  that  the  model  generates  cold  pool  temperature  and  moisture  depressions  of  similar  magnitude  to  cold  pools  measured  from  ships,  but  tend  to  dissipate  too  quickly.  Model  cold  pools  also  appear  to  spark  increased  precipitation,  as  they  are  designed  to  do,  but  that  precipitation  appears  to  come  from  the  stratiform  model  parameterization,  not  the  moist  convection  one.Together,  these  results  provide  a  first  opportunity  to  empirically  evaluate  a  model  parameterization  originally  developed  using  theory.
■590    ▼aSchool  code:  0054.
■650  4▼aAtmospheric  sciences
■650  4▼aMeteorology
■650  4▼aRemote  sensing
■650  4▼aClimate  change
■653    ▼aDeep  convection
■653    ▼aColumn  relative  humidity
■653    ▼aColumn  water  vapor
■653    ▼aPool  parameterization
■653    ▼aClimatological  statistics
■690    ▼a0725
■690    ▼a0557
■690    ▼a0404
■690    ▼a0799
■71020▼aColumbia  University▼bApplied  Mathematics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-04B.
■790    ▼a0054
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164273▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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