WRF模式对热带带状区域的模拟性能评估

论文摘要

对基本气候态和降水日变化的分析是检验模式模拟性能、理解模式误差来源的重要手段。侧边界驱动条件,以及不同物理参数化方案之间的自由组合对模式的模拟性能影响很大,特别是积云对流参数化方案和辐射参数化方案的合理选择对减小模式模拟偏差至关重要。为了评估出对热带气候模拟效果较好的物理参数化方案组合,本文使用周期边界设置的WRF模式,主要比较了4种积云对流参数化方案:包括new Tiedtke、KF、new SAS、Tiedtke,和2种辐射参数化方案:RRTMG和CAM对这一区域的气候模拟结果。通过分析2m温度、降水、10m风场和降水日变化的基本特征,得出以下主要结论:（1）模式能较好的再现2m温度的大尺度特征,但在某些地形复杂区域依然存在系统偏差。不同参数化方案相比:应用RRTMG辐射参数化方案的试验对2m温度的模拟效果更好;CAM辐射参数化方案模拟的温度明显偏冷,特别是在陆地上更显著。通过对比分析陆地2m温度、最高温度和最低温度的纬向变化发现,日最高温度和日最低温度对CAM辐射参数化方案表现的陆地冷偏差均有一定贡献,但这种陆地冷偏差主要来源于陆地日最低温度的模拟冷偏差。（2）基于夏半年热带带状区域降水的分布特征,评估8组不同参数化方案配置的模拟结果发现,各试验对孟加拉湾北部降水模拟偏低,赤道西太平洋大部分地区降水偏高,这些降水模拟误差也是目前在区域模式模拟中存在的普遍问题。但是值得指出的是,每组试验均能再现双赤道辐合带降雨窄带分布,其中使用RRTMG辐射参数化方案和new Tiedtke积云对流参数化方案的试验表现出对降水最好的模拟能力,该试验的模拟值与观测值之间降水的空间相关系数达到0.80,平均相对误差为19.52%。（3）通过比较模拟与观测之间的夏半年10m纬向风场的变化发现,模式非常清晰的再现了地表东风和印度季风区西风的基本结构,以及一些与地形有关的风场区域分布特点。与再分析的结果相比,各试验对西北赤道太平洋的东风模拟偏强,对阿拉伯海、孟加拉湾和南海等区域的西风模拟偏强且范围向东扩展。对这种纬向风场的模拟,CAM辐射参数化方案比RRTMG辐射参数化方案表现出的偏差更明显。（4）夏半年,降水日变化的分布特征有明显的海陆差异和地形差异。受海陆风的影响,陆地日最大降水多发生在当地时间下午或晚上1300-2200LST之间,海洋日最大降水多发生在当地时间半夜或清晨0000-0700LST之间。在山谷风的作用下,盆地大多为夜雨明显区。对比8组试验的模拟结果发现:采用RRTMG辐射方案和new Tiedtke积云对流参数化方案的试验模拟的降水日变化特征与观测最接近,其不仅更准确的刻画了降水日变化的区域分布差异,而且更真实的再现了降水日变化的半日波模式（一日内存在双降水峰值）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究现状
•   1.3 研究意义和研究内容
• 第二章 模式、资料与方法
•   2.1 模式
•     2.1.1 模式基本介绍
•     2.1.2 模式基本配置
•   2.2 资料和方法
•     2.2.1 驱动场
•     2.2.2 观测资料
•     2.2.3 资料处理说明
•     2.2.4 统计方法
• 第三章 基本气候态分析
•   3.1 2m温度
•   3.2 降水
•   3.3 10m风场
•   3.4 小结
• 第四章 降水日变化分析
•   4.1 降水日变化的空间分布
•   4.2 降水日变化的时间分布
•   4.3 小结
• 第五章 总结与讨论
•   5.1 主要研究结论
•   5.2 讨论
• 参考文献
• 作者在读期间科研成果简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孙必云

导师: 华维,毕训强

关键词: 热带,物理参数化方案,模拟性能评估,降水日变化

来源: 成都信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 成都信息工程大学

分类号: P46

DOI: 10.27716/d.cnki.gcdxx.2019.000070

总页数: 47

文件大小: 18251K

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