裸土下墊面陸面參數(shù)化方案改進(jìn)及區(qū)域氣候模擬研究.pdf

1、本文旨在通過修正和改進(jìn)數(shù)值模式中有關(guān)裸土的參數(shù)和參數(shù)化方案以改善模式對(duì)我國(guó)西北干旱區(qū)陸面和區(qū)域氣候的模擬。首先根據(jù)黑河和敦煌實(shí)驗(yàn)結(jié)果及國(guó)內(nèi)外發(fā)展的一些優(yōu)秀裸土參數(shù)化方案對(duì)土壤參數(shù)、裸土參數(shù)化方案在復(fù)雜程度不同的單點(diǎn)陸面模式BATS和LSM中進(jìn)行了模擬改進(jìn)，然后對(duì)區(qū)域氣候模式RegCM3和LSM進(jìn)行耦合，分別在大氣環(huán)流模式CCM3、區(qū)域氣候模式RegCM3和耦合模式RegCM&LSM中進(jìn)行了模擬改進(jìn)工作，并用觀測(cè)資料進(jìn)行了檢驗(yàn)，得到以下幾

2、個(gè)結(jié)論： (1)陸面模式BATS和LSM在處理裸土表面輻射過程、熱過程和裸土蒸發(fā)方面存在著較大偏差。在進(jìn)行了土壤熱容、熱傳導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率、地表粗糙度、地表熱通量輸送系數(shù)、地表蒸發(fā)因子等參數(shù)的修正和裸土反照率、地表熱通量、蒸發(fā)阻抗參數(shù)化方面的改進(jìn)后，模式能較好的模擬地表吸收的太陽輻射、地表感熱、潛熱通量和地表溫度等物理量，對(duì)于地表熱過程的改進(jìn)尤以正午顯著。研究表明，對(duì)于干旱裸土地表，土壤熱擴(kuò)散率選取1.65×10-7m2.s-1和

3、熱輸送系數(shù)選取2.10×10-3可以得到較合理的地表熱過程模擬。采用觀測(cè)蒸發(fā)因子(0．0045)和Sellers(1992)蒸發(fā)阻抗參數(shù)化則能顯著地改善地表潛熱通量的模擬。本研究也表明地表熱過程的改進(jìn)對(duì)裸土蒸發(fā)過程影響不顯著； (2)簡(jiǎn)單裸土方案在一定程度上可以提高CCM3模式對(duì)我國(guó)西北干旱區(qū)和東亞地區(qū)對(duì)冬夏地氣溫度和區(qū)域降水的模擬能力，尤其能展示冬季青藏高原積雪分布的細(xì)節(jié)，并在一定程度上減少了夏季高原東南部降水的偏差；改進(jìn)后的

4、模式感熱通量較原模擬增大，潛熱通量總體減??； (3)區(qū)域氣候模式RegCM3總體上能夠再現(xiàn)西北短期氣候平均狀況、季節(jié)變化特征及干旱異常特征。但由于對(duì)對(duì)流層整層溫度場(chǎng)和近地面氣溫存在季節(jié)性系統(tǒng)偏差，導(dǎo)致了大氣環(huán)流場(chǎng)季節(jié)性的模擬偏差；降水模擬總體偏大，以西北東部受東亞季風(fēng)影響的區(qū)域偏差最大，同時(shí)模擬無法避免在尖銳地形處出現(xiàn)的虛假降水現(xiàn)象；敏感性試驗(yàn)表明，模擬區(qū)域尺度選擇和積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)西北地區(qū)降水模擬有顯著影響，在50Km的分

5、辨率情況下模擬區(qū)東西方向選擇4000Km和Kuo-Anthes積云對(duì)流參數(shù)化方案可以得到較好的模擬結(jié)果； (4)耦合模式ORegCM保留了LSM模式較細(xì)的土壤分層和輻射處理過程的優(yōu)點(diǎn)，能更好地模擬敦煌地表吸收的太陽輻射；對(duì)于ORegCM進(jìn)行土壤類型、地表粗糙度和蒸發(fā)阻抗方案等方面的改進(jìn)后，對(duì)敦煌點(diǎn)地表溫度的模擬改進(jìn)顯著，正午地表溫度偏差縮小到3℃，日平均偏低不超過1℃； (5)分別在均勻和非均勻下墊面上進(jìn)行反照率參數(shù)化和