不同参数化方案在2006年干旱模拟中的对比分析

摘要

区域气候模式RegCM3自推出至今已被广泛应用于全球各地的气候模拟和预测业务中,针对不同地区的天气气候特点,科研工作者采用了不同的参数化方案进行了研究.许多研究工作表明积云对流参数化方案是对模式模拟结果最具影响的因素之一;而西南地区所处的地理位置较为特殊,南海、印度洋和孟加拉湾都向该地区输送水汽,并通过一定的物理过程改变着地-气间的感热、潜热和动量通量,进而对该地区的气候变化产生较大的影响,在进行气候模拟时应当考虑海洋通量参数化方案的选择.因此本文针对不同的积云对流参数化和海洋通量参数化方案组合利用RegCM3模式进行了6组试验,模拟了2006年西南地区东部发生的高温干旱灾害,采用偏差(Bias)、均方根误差(Rmse)和相关系数(ACC)对降水、地面温度、500hpa温度和高度以及700hpa风场和水汽通量等形势场和要素场进行客观评价和检验.通过对比发现:积云对流方案对模式的模拟结果影响较大,海洋通量方案对其有细微的影响.对降水的模拟是检验模式模拟性能最重要的指标之一,试验结果表明:采用Grell-AS积云对流方案和Zeng海洋通量方案的试验结果无论是从中心降水量、降水的分布形势上都优于其他方案,同时能够准确模拟出降水随时间的变化趋势.对地面温度的模拟中,采用Kuo方案的试验结果较实测偏大5℃左右;对高空温度的模拟结果也表明采用Grell方案比Kuo方案更准确.西南地区地形复杂,模式对该地区地形的描述与实际地面测站海拔高度之间存在一定的差异可能是造成模拟结果与再分析资料温度有较大差异的主要原因.各试验方案对位势高度场的模拟结果相差不大,都较准确的模拟出了500hpa的纬向环流形势,从数值上看各试验的模拟结果都较实际偏弱.各试验对700hpa风场的模拟效果较好;对水汽通量场的模拟结果相差也不大,对水汽通量场的模拟误差可能是导致对降水模拟存在误差的原因之一.总体而言,采用Grell-AS积云对流方案和Zeng海洋通量方案组合的试验模拟结果与观测事实最为接近.本文研究的目的在于验证RegCM3模式中各种参数化方案在西南地区的适用性.