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尺度适应积云对流参数方案对台风“暹芭”的数值模拟
2025年
传统的积云对流参数方案难以较好地适用于高水平分辨率,特别是10 km以下水平分辨率的降水数值模拟,尺度适应(scale-aware)积云对流参数方案是对此进行改进的有效方法。在中国气象局中尺度模式(China Meteorological Administration MESOscale model,CMA-MESO)中应用尺度适应KFeta(Kain-Fritsch eta)积云对流参数方案对台风“暹芭”进行800 m、1 km、3 km、10 km和20 km这5种水平分辨率的数值模拟试验。结果表明:(1)随着水平分辨率的提高,尺度适应KFeta积云对流参数方案模拟的降水强度和落区更接近实况,显著减少了由积云引起的虚假性降水,提高了网格降水量。(2)随着对流强度减弱,尺度适应KFeta积云对流参数方案TS(threat score)评分优势逐渐凸显,空报率和漏报率明显改善。(3)在降水最大时刻的强对流区域,尺度适应KFeta积云对流参数方案雷达组合反射率因子的模拟结果更优。整体来看,尺度适应KFeta积云对流参数方案在对流强度较弱的条件下表现更出色,为改进现行数值模式强降水预报提供了参考。
马怡轩徐国强徐国强
关键词:积云对流参数化方案
区域气候模式对长江中下游梅雨的数值模拟:积云对流参数方案和水平分辨率的影响
2024年
本文研究了区域气候模式RegCM4.7对长江中下游梅雨期降水的模拟技巧,聚焦不同积云对流参数方案、水平分辨率、微物理方案和陆面模式对梅雨降水模拟的影响及可能原因。基于区域模式中积云对流参数方案、水平分辨率、微物理方案和陆面模式的不同配置组合,本研究共开展了96组成员试验,分析了不同模式配置方案下2020年超强梅雨个例以及1990~2020多年长江中下游梅雨期降水的模拟性能。结果发现:RegCM4.7模式在长江中下游梅雨期降水模拟方面具有一定技巧,其中积云对流参数方案的选取对模拟结果影响较大,Tiedtke方案对梅雨降水的模拟技巧相对较高,而Grell方案相对较低。分析发现Tiedtke方案能够更合理地再现对流降水以及对流降水与层状云降水的比率,这可能是导致该方案对梅雨降水整体模拟效果较好的原因。进一步地,水平分辨率对梅雨期降水模拟的影响与地形因素有关,低水平分辨率(60 km)试验在复杂地形区域表现出显著的降水湿偏差,随着水平分辨率的提高,复杂地形带来的降水湿偏差可以明显减小。研究发现,在低分辨率试验中,中尺度对流系统(MCS)降水被长时间地锢囚在山区陡峭地形处,这将导致长时间尺度上的平均降水表现出湿偏差;而高分辨率试验能够更好地刻画复杂地形区域MCS从午后生成并逐渐向东传播的日变特征,进而合理地再现梅雨期平均降水。最后,RegCM4.7中的微物理方案和陆面模式的选取对降水的模拟影响不大。综上,一系列数值试验结果表明区域气候模式RegCM4.7对包括2020年超强梅雨个例在内的长江中下游梅雨期降水具有较好的模拟技巧,相较而言,当RegCM4.7模式采用Tiedtke积云对流参数时梅雨降水整体模拟技巧相对最佳,若更关注复杂地形区域的降水可考虑采用高水平分辨率配置。
李昊谦王璐陈林陈林孙明程一峰张荣华
关键词:积云对流参数化方案模式分辨率
双羽对流参数方案在CIESM模式中的应用及对模拟气候的影响
2024年
将双羽对流参数方案(以下简称双羽对流方案)应用到公共联合地球系统模式(CIESM)中,并研究了该方案对CIESM全耦合模拟气候特征的影响。通过国际耦合模式比较计划(CMIP-PiControl)21 a积分,分析了双羽对流方案和CIESM原深对流、浅对流方案在模拟云和降水过程中的异同及敏感性来源。双羽对流方案耦合到CIESM模式中能得到基本合理的气候统计特征,较原模式缩小了低纬度海洋区域的大气顶辐射通量负偏差。双羽对流方案增强了长波云辐射强迫,缓解了CIESM在低纬度区域的负偏差,但其在海洋性大陆和赤道印度洋存在高估。使用双羽对流方案的降水分布和赤道辐合带季节变与原CIESM模式相似。CIESM模式很好地再现了北半球冬季Madden-Julian Oscillation(MJO)的东传信号,但MJO降水强度较观测偏弱。双羽对流方案提高了MJO降水强度。本研究验证了双羽对流方案在CIESM模式中可以稳定运行且气候特征合理,其在能量收支方面有待与其他物理过程进一步协同调试。
李晓涵林岩銮张祎彭新东
关键词:对流参数化气候模拟
适用于变分辨率的对流参数方法、装置、设备及介质
本发明提供了一种适用于变分辨率的对流参数方法、装置、设备及介质,该方法包括基于不同分辨率的模式网格形成的各子区域,计算各子区域的卷入率,建立统计关系式,获得卷入率伴随分辨率的缩放关系式,并作为订正因子获得适用于变分辨率...
王晓聪赵雅昕王凯缪昊刘艳婕
一种基于次网格占比函数的尺度自适应KF积云对流参数方法
本发明公开了一种基于次网格占比函数的尺度自适应KF积云对流参数方法,包括以下步骤:步骤A:通过数据拟合给出次网格占比均值函数;步骤B:将次网格占比均值函数引入到KF积云对流参数方案中,得到新的具有尺度意识的积云对流参...
张海亮李建刚买买提艾力·买买提依明李火青马玉芬王敏仲刘军建李曼琚陈相
基于全球变网格模式研究对流参数对强降水的影响
林生富
不同积云对流参数方案对拉萨强降水过程的模拟
2023年
利用NCEP 1°×1°再分析资料,使用WRFV 4.0中的7种积云对流参数方案对2019年7月18日至19日拉萨市一次强降水过程进行数值模拟试验。结果表明:WRF模式能够较好地模拟本次高原低涡切变线的强降水过程,K-F、New-Tiedtke和N-SAS方案模拟的南部强降水区域,与实况较符合,但强度偏小,其中,K-F方案最接近实况。将模拟结果与GPM卫星降水资料进行对比发现,两者在北部强降水中心较为吻合。不同方案模拟的小时、累积降水量强度均偏小,强降水出现时间与实况比较一致。模式对小雨的模拟效果最好,各方案的TS评分均超过0.55,其中New-Tiedtke得分最高,为0.88;对中雨及以上量级预报能力不足。在主要降水区,θse和垂直速度剖面模拟结果显示,除BMJ、N-SAS方案以外,其余方案模拟的θse场呈现斜率大、上干下湿型,对本次强降水有一定的指示意义;但垂直速度基本为正值,是导致模式降水预报量级偏弱的原因之一。
德庆曲珍熊亚军桑单平措洛松卓玛高华
关键词:WRF模式
对流解析与对流参数方案模拟青藏高原夏季降水对比研究被引量:2
2023年
青藏高原被称为“亚洲水塔”,其水资源的变对下游的天气气候有重要的影响。降水是水循环的关键环节,因此,准确模拟青藏高原降水对我国水资源安全有重大意义。近年来,一些研究发现对流解析模拟(即当网格尺度小于4 km时关闭对流参数方案的模拟)能够提升青藏高原降水的模拟效果,然而,这些研究仅仅选取了1~3种对流参数方案来进行对比研究,对流解析模拟是否优于任意对流参数方案仍然未知。本文评估了WRF模式中9种积云对流参数方案与不使用对流参数方案的对流解析模拟(Convection-Permitting Modeling,CPM)对2009年夏季青藏高原地区降水的模拟能力。结果表明:模拟总体高估了青藏高原2009年夏季降水,存在0.4~2.0 mm·d^(-1)的误差,对青藏高原CAPE值和潜热通量的模拟过大可能是造成青藏高原降水模拟偏大的原因之一。在所有模拟中,G3积云对流参数方案对平均降水和日变的模拟效果最好,能更好地模拟出平均降水的降水强度、空间分布和降水落区以及降水日变。CPM对降水整体的模拟效果次于G3积云对流参数方案,不能有效地改善对降水日变的模拟,但是可以改进对降水频率的模拟。在不同高原生态区内,所有模拟都不能合理地模拟出荒漠区和喜马拉雅南麓的降水,但相较于参数方案,CPM可以大大地降低荒漠区的误差。在其他区域内,CPM和Tiedtke积云对流参数方案的表现都较好。综合平均降水和降水频率,CPM、Tiedtke和G3积云对流参数方案对不同区域、不同强度的降水模拟误差最小。因此我们建议:模拟青藏高原夏季降水时可优先考虑G3和Tiedtke积云对流参数方案,在计算资源充足时,可以考虑采用高分辨率的对流解析来提高青藏高原降水频率的模拟。
陈颖杨显玉吕雅琼文军朱家宁
关键词:青藏高原WRF模式降水积云对流参数化方案
一种基于多GPU的浅积云对流参数方案异构计算方法
本发明公开了一种基于多GPU的浅积云对流参数方案异构计算方法,主要通过多GPU卡对大气环流模式中浅积云对流参数方案UWshcu进行加速计算,以此来提高大气环流模式中浅积云对流物理过程的计算效率。该方法包括以下步骤:在...
王玉柱李菲
积云对流参数方案在复杂地形区的适用性分析与改进
积云对流参数方案是长期困扰全球气候模式发展的瓶颈问题,同时也是大气科学领域的前沿问题之一。地形对对流的复杂影响,改变着周边对流和降水的特性,使得模式模拟的难度和复杂性进一步增大。本文重点关注以青藏高原为代表的复杂地形区...
陈湉茹
关键词:对流参数化方案全球气候模式复杂地形青藏高原降水

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作品数:62被引量:172H指数:10
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研究主题:数值模拟 拉格朗日 降水预报 个例 降水
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作品数:32被引量:173H指数:10
供职机构:中国气象局广州热带海洋气象研究所
研究主题:台风 对流参数化 台风预报 GRAPES模式 降水预报
陈子通
作品数:93被引量:685H指数:17
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研究主题:台风 GRAPES模式 GRAPES 同化 热带气旋
张兵
作品数:64被引量:334H指数:12
供职机构:湖北省气象局
研究主题:数值模拟 暴雨 降水预报 变分同化 三维变分同化
刘琨
作品数:9被引量:120H指数:5
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研究主题:业务化 GRAPES GFS 动力框架 中期预报系统