Polar WRF在东南极地区的不同物理参数化方案敏感性研究

作     者：胡杰 

作者单位：中国气象科学研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：丁明虎

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：Polar WRF 南极 数值模拟 参数化方案 

摘      要：在极地观测分辨率不足的背景下,Polar Weather Research and Forecasting model(Polar WRF)是在极地恶劣的自然环境下开展大气科学研究的重要手段之一。而已有研究表明,在Polar WRF在发展过程中,地理环境与地形的差异往往使模式在不同区域有着不同的最优化配置。本文利用Polar WRF 4.1.1模式对东南极地区2020年1月1日至2021年1月1日近地面气象要素进行模拟,对Polar WRF模式中辐射、积云、边界层和云微物理四个主要物理过程的多个参数化方案进行敏感性实验,并利用南极9个从海岸至穹顶分布的观测站点的逐小时地面常规气象观测资料进行分析验证。结果表明:(1)Polar WRF模式能较为准确的模拟出气压和温度的模拟效果很好,而对风速和湿度的模拟效果较差。模式对于气象要素的模拟都在穹顶地区的秋冬季表现出最大偏差,风速和温度从沿海向穹顶地区模拟偏差整体增大。(2)不同参数化方案的模拟效果在不同季节、地区存在一定的差异。从整体模拟效果来看,BMJ积云参数化方案、RRTMG长波辐射参数化方案+Dudhia短波辐射参数化方案、Thom云微物理方案、ACM2边界层方案分别在各类参数化方案中具有最好的模拟效果。(3)Polar WRF的模拟效果在很大程度上取决于边界层参数化方案和辐射参数化方案的选取,不同辐射参数化方案和边界层参数化方案对模式模拟结果的影响大于云微物理参数化方案,而积云参数化方案影响最小。变量中,温度在模拟过程中对各个参数化方案的变化最敏感,积云参数化方案对相对湿度的模拟影响最大,边界层参数化方案对气压模拟的影响最大。本研究结果对于今后极区参数化方案改进与更系统的开展极区数值模拟有着重要参考意义。