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《南京信息工程大学》 2007年
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江淮梅雨异常的数值模拟及土壤湿度资料同化对其模拟的改进

胡娅敏  
【摘要】: 采用定义的“广义梅雨评定标准”研究了江淮地区(28~34°N,110~122°E)梅雨期降水的气候特征。并利用区域气候模式(BCC_RegCM 1.0,以下简称RegCM)模拟了1991~2005年中国夏季气候的异常变化,分析了区域模式对江淮梅雨的模拟能力。同时,研究了春季土壤湿度初值异常对夏季气候的影响,最后采用Nudging张弛法对土壤湿度初始场进行了同化及模拟影响的试验。本文的主要结论概括如下: (1)采用Cressman客观分析方法得到我国1954~2005年0.5°×0.5°的逐日降水格点资料,定义了一个江淮地区的“广义梅雨评定标准”,该标准可以基本反映出包括长江中下游和淮河流域的江淮地区的梅雨特征。REOF分析得出,江淮梅雨具有江淮型、江南型、淮河型和两湖型4种主要模态,近十几年江南梅雨型呈减少、而淮河梅雨型呈增加趋势。 (2)周期分析得到江淮梅雨主要存在2~3、6~8、12~15和18~20年的周期变化,其中的准两年周期主要是受TBO的影响。对江淮梅雨进行突变分析,发现其在1965年前后、70年代末~80年代初和90年代初发生了三次显著的气候跃变。 (3) RegCM对中国夏季气候态模拟能力的研究表明,该模式能较好地模拟夏季平均环流场;RegCM对地表温度的量级和空间分布形式的模拟较好,且东部地区的模拟较西部好;RegCM基本上能模拟出降水的空间分布,不考虑西南和青藏高原地区的虚假降水,其它地区的模拟偏差在2.6%~73%范围内变化,对夏季风雨带推进的模拟存在一定缺陷,但对6月以后降水的北进模拟较好,尤其是对江淮梅雨的模拟;此外,RegCM能够较好地模拟出陆面过程变量的空间分布。 (4)区域气候模式具有模拟江淮梅雨年际变化的能力,对大部分正常梅雨年模拟较好,尤其是能模拟出1996、1998、1999年的强梅雨。就15年平均状态而言,模式模拟的入梅日和出梅日分别较观测提前,梅雨长度缩短3天,梅雨强度模拟偏弱。 (5)通过对观测资料进行分析,得出春季江淮地区的表层(根区)土壤湿度与夏季地表温度呈反(正)相关,而江淮地区的表层和根区土壤湿度和夏季降水呈现正相关。用RegCM对不同层次的土壤湿度初值进行了敏感性试验,结果指出不同深度的土壤湿度初值加倍(减半)都能使夏季平均地表温度降低(升高);弱季风年整层和表层的土壤湿度对降水影响较大,而强季风年根区和表层对降水的影响较大;土壤湿度初值无论加倍还是减半,均使强、弱季风年中国东部大部分季风区的降水增加,且土壤湿度减半造成的夏季降水反而在区域范围和量值上均比土壤湿度加倍试验要大,弱季风年的这种影响更明显。 (6)采用GSWP2土壤湿度进行初值场资料同化,发现能显著的改善强季风年夏季中国地区地表温度和江淮地区降水量的模拟。
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