积云参数化方案对青藏高原夏季降水影响的模拟研究

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积云对流参数化方案是影响降水模拟的关键部分。青藏高原属于对流活动的高频区。探究不同积云方案对该地区夏季降水模拟的影响具有重要意义。本文利用RegCM4.0模式分析Tiedtke积云方案和Emanuel方案对青藏高原夏季降水模拟的影响,并对Tiedtke方案进行敏感性试验。模式验证资料采用JRA-25、NCEP2、ERA-Interim、Game Tibet IOP1998和TRMM3B42资料。本文主要结论如下:  (1) Emanuel方案和Tiedtke方案均能模拟出高原夏季降水南多北少的分布格局;7、8月份降水的模拟效果较6月份的好;日降水量的模拟效果较最大日降水量的好;Tiedtke方案模拟对流降水强度较Emanuel方案和验证资料偏小;Emanuel方案对日降水量和最大日降水量的模拟效果较Tiedtke方案的差。  (2)模拟表明高原地区的最大对流降水常出现在17LST(当地时间,LocalStandard Time)前后。7月份比湿最大,其次是8月份,6月份最小。Emanuel方案模拟的中低层大气比湿大于Tiedtke方案。地形对水汽通量和垂直运动的模拟影响大;夏季高原对流活动的垂直尺度小,除位于101°E-103°E的强上升运动区对对流层中上层影响较大外,其余地区受地面影响较小;95°E附近有强水汽输出,高原中部和东部地区有净的水汽输入;对流层中下层存在三个强的上升运动区,对应地面降水也较多;祁连山地区高层空气下沉,低层空气上升,导致该地区降水较周边偏多;高原中部和北部地区模拟的大气偏干,温度偏高,这有可能导致模拟的降水量偏少。对流降水过程中不同积云方案模拟的视热源差异不大,而视热汇差异较大,这有可能是Emanuel方案和Tiedtke方案对积云夹卷作用考虑不同所致。  (3) Tiedtke积云方案的敏感性试验表明湍流夹卷作用对降水和垂直运动模拟的影响显著。增大浅(深)对流湍流夹卷作用利于(抑制)低层垂直运动的发展,抑制(利于)中高层垂直运动发展,从而促使(抑制)对流降水产生,但缩短(延长)了达到日最大对流降水的时间;减小浅(深)对流湍流夹卷作用抑制(利于)低层垂直运动发展,利于(抑制)中高层垂直运动发展,从而抑制(促使)对流降水产生,但延长(缩短)了达到日最大对流降水的时间。增大云水-雨水转换率,可增加大气含水量,从而产生更多降水;下沉气流的湍流夹卷作用和相对湿度阈值大小对温度、湿度和垂直速度的模拟均不敏感;增加深对流夹卷率或同时增大下沉气流夹卷作用和相对湿度阈值有利于垂直运动的发展,但对降水未产生直接影响。不同积云方案的降水模拟误差与海拔高度无直接关系。  (4)另外,本研究还表明,夏季不同月份两种积云方案模拟的日降水量和最大日降水量与站点资料比较时,同时偏大或偏小,但与TRMM资料比较则没有此关系;降水站点资料和格点资料的差异较大,TRMM3B42资料和Game TibetIOP1998资料的7月份日降水量呈显著相关,其余月份均无相关性。
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