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Sensitivity of the solutions of the barotropic stability analysis of low level monsoonal zonal flow to meridional resolution of the numerical model

Das Ansprechen der Lösungen der barotropischen Stabilitätsanalyse der niedertroposphärischen, zonalen Monsunströmung auf den meridionalen Netzabstand des Modells

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Summary

The sensitivity of the solutions of a numerical barotropic stability analysis of low level monsoonal zonal flow to the meridional grid set up was studied using a variable meridional grid in the channel 5°N to 25°N. It was found that the errors in the solutions arising due to the replacement of the continuous variability of the basic zonal flow with the discrete values at the grid points can be attributed to two different factors associated with the grid. Firstly the solutions (growth rates and wave lengths of unstable waves) are found to be quite sensitive to the grid length and the second and more serious problem was the apparent sensitivity of the solutions to the grid point locations. This sensitivity seems to yield significantly different sets of solutions for different grid setups (in respect of their grid point locations), but for basically the same basic flow profile and grid sizes. The above errors, which are significant for large grid sizes, tend to disappear when the grid size is decreased to a critical or less than a critical value, which was found to be about 0.8° latitude for the low level monsoonal zonal flow. The critical values for different types of zonal flows may be different and should be taken care of before performing barotropic stability analysis.

Zusammenfassung

Die Abhängigkeit der Lösungen einer numerischen, barotropischen Stabilitätsanalyse der niedertroposphärischen, zonalen Monsunströmung vom meridionalen Netzabstand wurde unter Verwendung eines variablen Netzes im Breitenband 5°N bis 25°N studiert. Es zeigte sich, daß der Ersatz der kontinuierlichen Variabilität der zonalen Grundströmung durch diskrete Werte an Netzpunkten Fehler hervorruft, die zwei netzbedingten Faktoren zugeschrieben werden können. Einmal erweisen sich die Lösungen (Wachstumsrate und Wellenlänge instabiler Wellen) als ziemlich sensitiv gegenüber dem Netzabstand. Ein zweites, schwerwiegenderes Problem trat in der offensichtlichen Sensibilität der Lösungen gegenüber der Netzpunktlage auf. Diese Sensibilität scheint markant unterschiedliche Lösungen zu ergeben, je nach den Netzcharakteristiken (Abstand und Lage), jedoch unter Beibehaltung des Grundströmungsproffes und der Region, über welche sich das Netz erstreckt. Diese Fehler, welche für große Netzabstände signifikant sind, verschwinden allmählich, wenn der Netzabstand einer kritischen Länge angenähert wird oder diese überschreitet. Diese kritische Länge liegt bei etwa 0,8° Breite bei Betrachtung der niedertroposphärischen, zonalen Monsunströmung. Die kritische Länge kann bei anderen Arten von zonalen Strömungen verschiedene Werte annehmen und soll vor einer barotropischen Stabilitätsanalyse in Betracht gezogen werden.

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Subrahmanyam, D. Sensitivity of the solutions of the barotropic stability analysis of low level monsoonal zonal flow to meridional resolution of the numerical model. Arch. Met. Geoph. Biocl. A. 33, 263–275 (1985). https://doi.org/10.1007/BF02258478

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Keywords

  • Grid Size
  • Flow Profile
  • Zonal Flow
  • Large Grid
  • Unstable Wave