An explicit approach to microphysics in MC2

Abstract

An explicit microphysics scheme, including warm rain and ice‐phase processes, has been incorporated into the Canadian Mesoscale Compressible Community Model (MC2). Three equations for cloud water mixing ratio, rain water mixing ratio, and ice or snow mixing ratio are solved explicitly. The hydrometeor mass loading term is also included. For the single ice category, a generalized gamma size distribution is assumed and a new formulation by Meyers et al. (1992) is used to predict the ice concentration.

A numerical simulation of the ERICA IOP2 cyclone shows that the scheme is efficient. Despite running at a relatively large time step, the scheme succeeded in capturing the deepening rates and the mesoscale features of the cyclone. The distribution of cloud and precipitation is in good agreement with satellite observations. Comparison with other implicit schemes available in MC2 show comparable performance in terms of deepening rate and precipitation rate. However, the explicit scheme generates mesoscale features in better agreement with observations.

Résumé

Un schéma microphysique explicite, comprenant des processus de phase de glace et de pluie chaude, a été incorporé au Modèle canadien de mésoéchelle compressible communautaire (MC2). Trois équations sont explicitement résolues pour le rapport de mélange de nuage aqueux, le rapport de mélange de l'eau de pluie et le rapport de mélange de la glace ou de la neige. L'effet de la mise en valeur des particules de glace entre en ligne de compte et un terme de l'accroissement massique des hydrométéores est ajouté au modèle. Une simulation numérique du cyclone ERICA IOP2 montre que le schéma est efficace. Malgré l'exécution du modèle avec un pas de temps relativement grand, le schéma a réussi à saisir la vitesse de creusement et les phénomènes de mésoéchelle du cyclone. La distribution des nuages et des précipitations correspondent bien aux observations satellitaires. La comparaison avec d'autres schémas implicites disponibles dans le modèle MC2, a indiqué que la méthode explicite donne lieu à des phénomènes de mésoéchelle correspondant mieux aux observations.