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AREM中尺度暴雨模式及其陆面、边界层方案的数值模拟研究

赵海英  
【摘要】:本文对AREM及其引入的陆面方案CLM和CCM3非局地闭合边界层方案进行了深入研究。 对2004年6-8月雅安暴雨的天气学分析表明:雅安暴雨尺度都比较小,多为中β尺度;都有明显的暖湿气流向暴雨区输送,但在不同时段水汽来源不同:6月份,水汽主要源于孟加拉湾;7月下旬到8月上旬,水汽主要源于副高西侧来自南海的东南/偏南气流。8月中旬,登陆台风低压北侧外围的强偏东风急流为雅安暴雨输送水汽。暴雨区都对应有对流层低层中尺度的风场辐合,这种辐合将低层高能高湿的暖湿空气向上抬升,触发不稳定,产生对流,形成暴雨。500hpa中高纬度有短波槽活动,是雅安暴雨的触发成因之一,但雅安暴雨并不都伴随有500hpa低值系统的活动。AREM对雅安暴雨的模拟结果与观测的对比分析表明:AREM在850hpa虚假模拟或虚假增强的中尺度涡旋是模式空报暴雨的主要原因。 利用我国内蒙古奈曼旗农牧交错带沙漠和农田两种不同典型下垫面的外场观测资料对引入AREM的陆面模式CLM(Common Land Model)进行了off-line验证试验。试验结果表明:无论是沙漠还是农田试验,CLM都能够较好地模拟其辐射通量和土壤中的热传导特征,CLM的模拟结果能够真实地再现试验期间土壤热传导过程对天气过程的响应。相比而言,模式对沙漠地区长波辐射通量和干燥时期短波辐射通量的模拟结果好于农田,其原因可能是因为农田下垫面植被及土壤特征较沙漠复杂,有着很大的不确定性,造成了农田地表反照率和温度模拟的偏差。而对农田热传导的模拟结果好于沙漠,反映了CLM对含水量较大、持水力较强的农田下垫面的热传导模拟能力较好,而对含水量较小、持水力较弱的沙漠下垫面的热传导模拟能力相对较差。 CLM与边界层模式的耦合试验表明,加入大气强迫后,并以NCEP分析资料驱动模式,CLM仍然能合理地描述陆面过程特征,对土壤温度和感热通量的


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