新一代沙尘天气预报系统GRAPES_CUACE/Dust:模式建立、检验和数值模拟

摘要

基于中国气象局数值预报基地研发的新一代全球/区域同化、预报系统(GRAPES)的中尺度预报模式(GRAPES_meso)和中国气象科学研究院大气成分中心开发的大气化学模块(CUACE/dust),建立了中国沙尘天气预报系统(GRAPES-CUACE/Dust).该系统引入了中国地区最新的土地沙漠化资料、中国沙漠沙尘气溶胶的光学特性资料、逐日变化的土壤湿度和雪盖资料.模式质量守恒性能良好.将批量实时预报结果与地面天气观测和臭氧分光计反演的气溶胶指数(TOMS AI)的对比表明:模式能够比较准确地预报中国以及东亚地区沙尘天气发生、发展、输送以及消亡过程,能够对起沙量、干、湿沉降量、沙尘浓度以及沙尘光学厚度等一系列要素进行实时定量预报.以2006年4月7次主要沙尘天气为例,分析了起沙和干、湿沉降以及沙尘大气载荷的时空分布等特征.结果表明,2006年4月东亚地区沙漠向大气中注入沙尘总量约为2.25亿吨,沙尘排放以下面三大源区为主:中国北部内蒙古和中蒙边界附近沙漠为东亚沙尘最重要的排放源,沙尘排放量为1.53亿吨,占排放总量的68%.塔克拉玛干沙漠沙尘排放量位居第二,将近4000万吨,占沙尘排放总量的17%,浑善达克沙地排放量约为1500万吨,占排放总量的7%.其他地区的沙漠、沙地以及废弃的耕地等的沙尘排放量之和只占沙尘排放总量的8%.2006年4月东亚地区沙尘沉降总量为1.36亿吨.沙尘沉降的区域分布表明,三大沙漠源区同时也是沙尘的主要沉降区,三大源区的沉降量大约占沉降总量78%,共1.35亿吨的沙尘在三大沙漠源区沉降,其次是源区下游的中国大陆地区,沙尘沉降为沉降总量的16%,大约200多万吨.120oE以东的中国近海、韩国、日本以及西太平洋地区沉降量只占总沉降量的6%左右,约85万吨.干、湿沉降的分析表明,由于4月中国北方地区干燥少雨,在2007年4月的沙尘沉降总量中,以干沉降为主,大约占沉降总量的94%,湿沉降只占沉降总量的6%左右.