模式分辨率对气候模式的模拟效果具有重要影响。然而,当前模式开发对于垂直分辨率的重视不够。以ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)遥相关为例,利用CESM(Community Earth System Model)模式,探究不同模式垂直分辨率设置下模式模拟的ENSO对平流层、对流层影响的差异,评估模式垂直分辨率在气候模拟中的重要性。结果表明,提高垂直分辨率可以显著改进模式对ENSO遥相关的模拟能力。以ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)第五代再分析数据集(ERA5)为参照,ENSO对纬向平均温度的影响在北半球中高纬地区冬季呈现出“负正负”的三极子模态。CESM默认的垂直分辨率设置(L66)不能模拟出这一模态,而提高模式垂直分辨率(L103)后则可以较好地模拟出这个模态。对于水平分布而言,L66模拟的ENSO在对流层的信号与再分析资料相比明显偏强,L103则可以显著改善。同时,L103对ENSO影响平流层的模拟效果也比L66有所改善。进一步分析发现,L103模拟的行星波从对流层向平流层的传播更强,更接近再分析资料。提高垂直分辨率可以改善模式对大气波活动以及平流层-对流层动力耦合的模拟,重视模式的研发。
随着计算能力的提升,台风数值模拟大量采用了大涡尺度模拟,其水平分辨率已达到数10 m的量级,而垂直分辨率提升不大,其问题是数值模式的垂直分辨率对台风大涡模拟的影响如何?因此,本文利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式开展理想台风模拟,在不同的模式垂直层次(42,69和90层)情况下,研究并讨论数值模式垂直分辨率对台风大涡模拟的影响。结果表明,42层的垂直分辨率明显不足,而69层和90层的垂直分辨率则都能模拟出细致的台风边界层小尺度结构,龙卷尺度涡旋出现较多。与69层试验相比,90层试验模拟的台风强度要弱、龙卷尺度涡旋数量要少,但模拟的台风强度更稳定,模拟的小尺度涡旋也更精细。
