Identification of Convective Boundary Layer Depth over the Great Lakes Region Using Aircraft Observations: A Comparison of Various Methods
Notice bibliographique
Résumé
Abstract This study evaluates the methods of identifying the height zi of the top of the convective boundary layer (CBL) during winter (December and January) over the Great Lakes and nearby land areas using observations taken by the University of Wyoming King Air research aircraft during the Lake-Induced Convection Experiment (1997/98) and Ontario Winter Lake-effect Systems (2013/14) field campaigns. Since CBLs facilitate vertical mixing near the surface, the most direct measurement of zi is that above which the vertical velocity turbulent fluctuations are weak or absent. Thus, we use zi from the turbulence method as the “reference value” to which zi from other methods, based on bulk Richardson number (Rib), liquid water content, and vertical gradients of potential temperature, relative humidity, and water vapor mixing ratio, are compared. The potential temperature gradient method using a threshold value of 0.015 K m−1 for soundings over land and 0.011 K m−1 for soundings over lake provided the estimates of zi that are most consistent with the turbulence method. The Rib threshold-based method, commonly used in numerical simulation studies, underestimated zi. Analyzing the methods’ performance on the averaging window zavg we recommend using zavg = 20 or 50 m for zi estimations for lake-effect boundary layers. The present dataset consists of both cloudy and cloud-free boundary layers, some having decoupled boundary layers above the inversion top. Because cases of decoupled boundary layers appear to be formed by nearby synoptic storms, we recommend use of the more general term, elevated mixed layers. Significance Statement The depth zi of the convective atmospheric boundary layer (CBL) strongly influences precipitation rates during lake-effect snowstorms (LES). However, various zi approximation methods produce significantly different results. This study utilizes extensive concurrently collected observations by project aircraft during two LES field studies [Lake-Induced Convection Experiment (Lake-ICE) and OWLeS] to assess how zi from common estimation methods compare with “reference” zi derived from turbulent fluctuations, a direct measure of CBL mixing. For soundings taken both over land and lake; with cloudy or cloud-free conditions, potential temperature gradient (PTG) methods provided the best agreement with the reference zi. A method commonly employed in numerical simulations performed relatively poorly. Interestingly, the PTG method worked equally well for “coupled” and elevated decoupled CBLs, commonly associated with nearby cyclones.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».