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《南京信息工程大学》 2007年
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三种近海层湍流通量参数化方案在CAM3.0中的比较试验

班军梅  
【摘要】: 为了提高大气环流模式的气候模拟性能,不断改善模式中物理过程的参数化方案一直是模式发展的迫切需要。本文将一种新的湍流通量参数化方案引入到NCAR CAM3.0(Community Atmosphere Model),该方案能够同时考虑空气动力学粗糙度和热力粗糙度的差异,并且具有计算公式简单,无须循环迭代的特点,通过在线测试检验了该方案在CAM3.0中的模拟性能。另外,由于COARE算法是近年来被广泛应用的近海层湍流通量算法,因此本文也将其引入到CAM3.0中,目的是将其作为参照来检验新方案的模拟性能。 通过对所模拟的降水、潜热通量、感热通量、海平面气压场、风应力的气候平均态与观测资料的对比分析,结果表明: ①加入Gao方案和COARE方案的CAM3.0(分别称为GCAM、CCAM)对降水强度的模拟比原方案(OCAM)有所改进,其中对夏季季风区降水的模拟有明显改善。但是,GCAM、CCAM、OCAM的热带降水最大值在北半球始终存在,而观测数据表明热带降水最大值随季节在赤道南北两侧移动。 ②OCAM的潜热通量在暖洋流海域偏高,寒流海域偏低,虽然GCAM和CCAM出现同样的趋势,但GCAM明显减少了此偏差的强度。对于纬向平均的潜热通量,GCAM在热带副热带区域和实况更接近,但是在北半球中高纬度GCAM和CCAM计算的潜热通量值与OCAM有差异。 ③虽然GCAM只修改了CAM3.0中的近海层湍流通量参数化方案,但是通过大气环流的作用,它对大陆区域也产生了间接影响,如,GCAM对沙漠气候区域的感热通量模拟更切合实际。在两极区域,GCAM、CCAM、OCAM纬向平均的感热通量与NCEP再分析资料相差较大,由于极区实际观测资料很少,再分析产品存在不确定性,所以我们无法用NCEP资料验证模式输出结果,这有待今后实际测量的通量资料验证。 ④GCAM对冬季各主要大气活动中心海平面气压的模拟与OCAM相比有所改善,而在夏季的部分区域GCAM和NCEP再分析的偏差略微偏大,其原因有待进一步研究。 ⑤GCAM较好的再现了全球风应力分布特征,对北半球盛行风带的风应力有较明显改善。 ⑥GCAM的计算效率相对OCAM、CCAM有明显提高。 GCAM有效改善了大气环流模式对降水、潜热、感热、海表风应力等要素气候平均态的模拟能力,并且提高了模式计算效率,由此表明Gao方案引入到CAM3.0是可行的。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P434

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1 班军梅;三种近海层湍流通量参数化方案在CAM3.0中的比较试验[D];南京信息工程大学;2007年
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