区域气候模式的发展及其与海洋混合层模式的耦合模拟研究
  • 【摘要】

    基于天气研究与预报模式(WRF)的3.1.1版本,伊利诺斯大学梁信忠课题组针对气候研究,进行了系统的改进和完善,发展了气候拓展应用模式版本(CWRF).本论文作者作为该课题组主要开发人员,完成了CWRF的主要构建工作,包括编译环境和代码集成调试、内存和并行调试、物理过程调试、前置地表静态数据准备、动态数据前处理、后处理、结果可视化、试验自动化流程控制等工作.除此之外,本文还基于CWRF开展了改进、... 展开>>基于天气研究与预报模式(WRF)的3.1.1版本,伊利诺斯大学梁信忠课题组针对气候研究,进行了系统的改进和完善,发展了气候拓展应用模式版本(CWRF).本论文作者作为该课题组主要开发人员,完成了CWRF的主要构建工作,包括编译环境和代码集成调试、内存和并行调试、物理过程调试、前置地表静态数据准备、动态数据前处理、后处理、结果可视化、试验自动化流程控制等工作.除此之外,本文还基于CWRF开展了改进、耦合与应用检验等研究工作,包括:1) 改进垂直坐标分层方案,缩小层间厚度差,并在近地表、中层和顶层增加层次,将垂直分层由29层改为36层.有效缓解了美国中南部过暖的偏差,近地表面温度局部最大减少误差可达50%,局部降水能力得到改善.引入华盛顿大学发展的浅对流方案,对美国东南部过暖偏差也起到明显缓解作用,局部最大减少误差可达50%,局部降水能力得到改善.2) 基于NOH1999的一维海洋混合层模式,改进半隐式积分方案、状态方程计算方案、引入垂直坐标拉伸方案、动量穿透方案、并引入混合层厚度预报方程作为原诊断方案的补充.改进后的模式对海洋表面温度逐日变化和平均日变化的模拟能力明显提高.观测个例模拟研究结果显示,SST平均日变化相位、幅度与观测一致.3) 在上述一维海洋混合层模式的基础上,加入上翻过程参数化及表面SST及温盐流廓线松弛项.通过强迫模拟实验表明,模式能够在较好保持其日变化模拟能力的同时,对飓风或台风中心的垂直运动有一定表现能力.将此海洋混合层模式与CWRF耦合,进行了飓风模拟研究.个例研究表明,耦合后对路径预报无明显影响,但有利于增加飚风强度,垂直上翻过程对其起到减弱作用.4) 利用耦合了海洋混合层模式的CWRF模式进行了季节模拟试验.试验表明,耦合模式可以较好地表现海洋表面温度的日变化,对憋个区域的大气环流、水汽输送、辐射等产生明显影响,从而提高了模式的模拟能力.在2001年个例研究中,大气环流向陆地输送较多水汽,耦合后,对美国东南部大面积暖偏差降低达40%以上,部分地区误差可减少90%以上.5) 利用CCSM3模式系统建立了业务化的全球耦合气候模拟与预测系统,加入次表层海温松弛技术,使其较好重现过去的大气海洋气候变化,较好地反应ENSO等气候事件.并进行了后报试验,取得较为合理的结果.这为未来实现CWRF与CCSM模式单向嵌套进行区域气候场景模拟与预测研究打下基础. 收起<<

  • 【作者】

    凌铁军 

  • 【学科专业】

    气象学

  • 【授予学位】

    博士

  • 【授予单位】

    中国科学院研究生院

  • 【导师姓名】

    梁信忠%王彰贵%王斌

  • 【学位年度】

    2010

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    区域气候模式%海洋混合层模式%海气耦合%SST日变化