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Monthly Weather Review发表“大气模式对动力框架的敏感性及其对湿物理过程的依赖关系”的研究成果

作者:协同中心 · 发布时间:2013-5-17 11:16:01 · 浏览量:83165

 

近日,美国气象学会期刊Monthly Weather Review (Vol. 141, 1558-1576)发表了中心协同单位、中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心张贺博士,张明华教授以及曾庆存院士合作完成的关于大气环流模式动力框架在干模式和湿模式中的敏感性分析的文章。该研究首次尝试对不同大气模式动力框架在干模式和湿模式模拟中所体现出的不一致的差异用进行物理解释。 

动力框架和物理过程是大气环流模式的两个主要组成部分,不仅每个单独的部分对模拟结果有着重要的影响,二者之间的相互作用更是十分复杂。干模式(Held-Suarez理想物理过程)可较好的考察单独动力框架的作用,湿模式(完整物理过程)则反映了动力框架和物理过程的共同作用。之前的一些研究结果曾经指出,不同动力框架所导致的模拟差异在干模式和湿模式中的表现并不一致,但尚未有公开发表的研究成果给出不一致的原因。本研究所使用的大气环流模式是大气所的IAP AGCM4.0和美国的CAM3.1。两个模式的物理过程完全相同,分辨率也相近,主要的区别在于模式的动力框架。湿模式的结果表明,CAM模拟的中低纬对流层的温度比观测偏高1-2 K,而IAP模式模拟该区域的温度比CAM低1-2 K,显著减小了CAM模式的暖偏差。然而在干模式试验中,IAP模拟的该区域的温度则比CAM略偏高。进一步研究表明,模式对涡动场的模拟主要取决于动力框架,而对温度场的模拟则比较复杂。在干模式中,IAP模式较弱的涡动通量导致了输送至高纬的热通量较小,从而造成中低纬对流层温度较CAM偏高;而湿模式中,IAP较弱的涡动通量同样导致了水汽的动力输送较弱,从而导致高云量减少,进而减弱了温室效应,导致对流层温度降低。 

本研究结果有助于理解模式动力框架与物理过程间的相互关系,对模式动力框架与物理过程的协调调试有积极地指导意义。

原文链接:http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/MWR-D-11-00367.1

Zhang, H., M. Zhang, and Q. Zeng, 2013: Sensitivity of simulated climate to two atmospheric models: Interpretation of differences between dry models and moist models. Mon. Wea. Rev., 141, 1558-1576.

250 hPa涡动动能谱分布:红线,IAP模式(分辨率1o x 1o);绿线,IAP模式(分辨率1.4o x 1.4o);蓝线,CAM模式(分辨率T85)

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