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变网格大气模式对1998年东亚夏季风异常的模拟研究

地球物理学报 2013年第1期56卷 12-26页

作者：刘景卫周天军满文敏中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 国家气象信息中心北京100081

本文利用法国国家科研中心(CNRS)动力气象实验室(LMD)发展的可变网格的格点大气环流模式lmdz4,对1998年东亚夏季降水进行了模拟,考查了变网格模式对东亚夏季降水的模拟性能.结果表明,模式在一定程度上能模拟出东亚夏季降水的极大值中心... 详细信息

本文利用法国国家科研中心(CNRS)动力气象实验室(LMD)发展的可变网格的格点大气环流模式lmdz4,对1998年东亚夏季降水进行了模拟,考查了变网格模式对东亚夏季降水的模拟性能.结果表明,模式在一定程度上能模拟出东亚夏季降水的极大值中心、夏季风雨带以及降水由东南向西北递减的空间分布特征.模式基本再现了1998年夏季两次雨带的进退特征,包括降水强度、雨带范围等,从而合理再现了1998年夏季江淮地区的"二度梅"现象.与观测相比,模拟的不足在于:在陡峭地形区附近存在虚假降水;江淮和华北地区以及四川盆地存在水汽输送的气旋式辐合偏差,同时高层环流辐散偏强,使得下层暖湿空气辐合上升、降水偏多;在东南地区存在反气旋式的水汽输送偏差,30°N以南地区降水偏少.对于1998年的"二度梅"现象,模拟偏差主要表现为长江中下游地区两次(特别是第二次)较强降水持续时间偏短,强降水范围偏小,而黄淮和华南地区却降水偏多.分析表明,模式对两次梅雨期降水的模拟偏差直接受环流形势模拟偏差的影响.lmdz4区域模式版本的特点一是区域加密,二是加密区内预报场每10天向再分析资料恢复一次.敏感试验结果表明,lmdz4加密区向强迫场的10天尺度恢复总体上有利于提高模式对华北降水的模拟能力,而对长江流域和华南降水的模拟具有不利影响.较之均匀网格模拟试验,加密试验由于在东亚的分辨率大大提高,对东亚夏季降水模拟效果更好.

关键词：变网格模式 lmdz4 东亚 1998年夏季降水模式评估

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多模式动力降尺度对中国中东部地区极端气温指数的模拟评估

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气象学报 2017年第6期75卷 917-933页

作者：高谦江志红李肇新南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 法国科研中心动力气象实验室法国巴黎嘉祥县气象局嘉祥272400

利用lmdz4变网格大气环流模式分别嵌套于BCC-csm1.1-m、CNRM-CM5、FGOALS-g2、IPSL-CM5A-MR和MPIESM-MR等5个全球模式,进行中国中东部地区1961—2005年动力降尺度模拟试验,对比分析降尺度前后各模式对中国中东部极端气温指数的模拟能力... 详细信息

利用lmdz4变网格大气环流模式分别嵌套于BCC-csm1.1-m、CNRM-CM5、FGOALS-g2、IPSL-CM5A-MR和MPIESM-MR等5个全球模式,进行中国中东部地区1961—2005年动力降尺度模拟试验,对比分析降尺度前后各模式对中国中东部极端气温指数的模拟能力。结果表明,相较全球模式,lmdz4模式较好地刻画了青藏高原、四川盆地等复杂地形的变化,能更好地表现出中国中东部地区极端气温的空间分布。但降尺度改善效果具有明显的区域性差异,对于最高气温、最低气温和霜冻日数,降尺度之后主要在东北、西北、青藏高原以及西南地区改善明显,与观测场的空间相关系数提高至0.95以上,均方根误差低于0.5℃(0.5 d),且降尺度后模式对最低气温和最高气温空间相关系数的改善程度随地形升高而增大;对于热浪指数,降尺度后在东北、华南以及西南地区热浪分布大值区改善效果明显,但模式间的一致性不高。降尺度在一定程度上模拟出与观测一致的最高、最低气温的线性趋势空间分布,在东北、华北、青藏高原和西南地区最低气温和霜冻日数趋势误差较全球模式小。降尺度模式集合(RMME)对极端气温气候平均场和线性趋势均有较高的模拟能力。多模式动力降尺度能够提高全球模式对中国区域极端气温的模拟能力,为提高未来预估能力提供了基础。

关键词：动力降尺度 lmdz4 极端气温

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多模式动力降尺度与偏差订正相结合的中国区域极端温度模拟及预估

多模式动力降尺度与偏差订正相结合的中国区域极端温度模拟及预估

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作者：高谦南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文利用lmdz4模式分别嵌套于第五次耦合模式比较计划CMIP5中的五个全球模式(BCC-CSMl-1-m,CNRM-CM5, FGOALS-g2, IPSL-CM5A-MR,MPI-ESM-MR)对中国区域1961-2099年气候进行动力降尺度模拟与预估,对比分析降尺度前后各模式对中国区域极... 详细信息

本文利用lmdz4模式分别嵌套于第五次耦合模式比较计划CMIP5中的五个全球模式(BCC-CSMl-1-m,CNRM-CM5, FGOALS-g2, IPSL-CM5A-MR,MPI-ESM-MR)对中国区域1961-2099年气候进行动力降尺度模拟与预估,对比分析降尺度前后各模式对中国区域极端温度的模拟能力。利用等距CDF映射方法(Equidistant CDF Matching method ( EDCDFm ))和 CDFt 方法(CDF-TransformMethod (CDF-t方法))对降尺度结果进行偏差订正,在此基础上选用订正效果较好的EDCDFm方法对RCP4.5排放情景下21世纪前期(2017-2036年)、中期(2046-2065年)和末期(2080-2099年)中国区域温度未来变化情景进行等权集合预估,主要结论如下:(1)相较全球模式,lmdz4模式较好地刻画了青藏高原、四川盆地等复杂地形的变化,能更好地表现出中国区域极端温度的空间分布。但降尺度改善效果表现出明显的区域性差异,对于最高温度、最低温度和霜冻日数,降尺度之后主要在东北、西北、高原以及西南地区改善明显,与观测的空间相关系数提高至0.95以上,均方根误差低于0.5℃ (0.5d),且降尺度之后模式对最低温度和最高温度空间相关系数的改善程度随地形升高而增大;对于热浪指数,降尺度后在东北、华南以及西南地区热浪分布大值区改善效果明显,但模式间的一致性不高。降尺度在一定程度上模拟出与观测一致的最高、最低温度的线性趋势空间分布,在东北、华北、高原和西南地区最低温度和霜冻日数趋势误差较全球模式小。降尺度模式集合(RMME)对极端温度气候平均场和线性趋势均有较好的模拟能力。(2) EDCDFm方法和CDFt方法都能较好的再现气候态日平均温度和极端温度的空间分布,中国区域的日平均温度的平均偏差由模式模拟的-1.15℃减小到-0.15℃ (EDCDFm方法)和-0.14℃ (CDFt方法);最低温度、最高温度和霜冻日数与观测的空间相关系数提高到0.99以上,均方根误差接近0。但CDFt方法在冬季月份冷偏差明显高于EDCDFm方法,后者订正后温度变化曲线较前者更加接近观测,表明参数化的EDCDFm方法订正效果较好。(3)利用EDCDFm方法结合动力降尺度进行中国区域极端温度的未来预估,结果表明RCP4.5排放情景下,相对于1986-2005年的气候平均态,前、中和末期中国区域平均温度分别升高0.76, 1.84和2.10℃。三个时期中国地区平均温度、最高温度和最低温度的空间分布存在较好的一致性,表现为北方地区增温幅度大于南方,秋季和冬季增温高于春季和夏季,最低温度的增温幅度大于最高温度,且21世纪末期相对前期和中期变化更大,在青藏高原和四川盆地模式间的不确定性较大。霜冻日数显著减小,其中青藏高原地区霜冻日数在三个时期的减少幅度分别超过15 d,30 d和40 d,。热浪指数的变化幅度最小,热浪增加出现在中国东部地区,其中在华南地区热浪存在2d以上的增加大值区。

关键词：动力降尺度 lmdz4 极端温度 EDCDFm方法 CDFt方法

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