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在全球变暖大背景下,亚洲夏季风的演变规律变得更为复杂,而青藏高原的热力强迫作用是季风区天气气候变异的重要影响因子。相较于大气环流模式,区域气候模式拥有更高的分辨率、更准确的中小尺度陆面信息、更细致的物理过程描述等优点,是区域性气候变化研究的有力工具。本文利用资料分析及WRF区域模式,探讨了边界层参数化方案和海气耦合对WRF模拟东亚夏季风的影响,并进一步重点研究了青藏高原热力强迫的气候效应问题,同时也分析了高原大气热源持续性减弱背景下的高原夏季降水水汽收支状况及其年际年代际变化特征。论文的主要结论包括: (1)基于WRF模式和海洋混合层模式OMLM建立了一个区域大气海洋混合层耦合模式WRF-OMLM,该耦合模式能合理体现海气相互作用的主要过程,可以较好的模拟出SST以及海气界面热通量的变化,而且对SST的日变化特征也具有一定的模拟能力。 (2)通过对比WRF模式中四种较为常用的边界层参数化方案分别对东亚夏季风的模拟性能,发现局地湍流动能方案BouLac和MYJ的模拟结果相比于非局地性闭合方案YSU和ACM2要更接近于观测,而且两类边界层方案对东亚夏季环流和降水模拟的差异在海洋上更为明显。造成不同类型方案模拟差异的主要原因是非局地性方案边界层垂直混合偏强,使得模拟的海表向上输送的潜热通量明显增大,对流发展更旺盛,最终导致海洋上降水偏多以及相应季风环流的异常响应。进一步研究还发现缺少海气反馈过程是导致不同边界层方案模拟偏差在海洋区域更为敏感的重要原因。由于海气耦合模式WRF-OMLM考虑了云-辐射、风-蒸发以及海洋垂直混合等物理过程对海表温度的影响,在非局地性方案(YSU)的海气耦合试验中,海温会在一定程度上得到冷却,进而减弱了由于边界层垂直混合偏强引起的强潜热通量和对流活动,使得季风环流和对流降水的模拟得到改善。 (3)利用WRF模式对高原春季感热异常偏强的2003年和异常偏弱的2001年进行个例模拟,并结合WRF模式降尺度模拟的多年合成分析结果,研究了高原春季感热异常对中国东部夏季降水分布的滞后影响。结果表明:高原春季感热异常可以持续到夏季,使得夏季高原局地热源增强并以偏西部的感热加热异常及其东侧的潜热加热异常为主要特征,其中高原非绝热加热与局地环流之间的正反馈过程是高原春季感热异常持续性的一个重要原因。夏季增强的高原大气热源可以激发大尺度环流波动响应、异常暖平流的输送、以及加强天气尺度扰动的东传,进而造成中国东部江淮流域的降水偏多。 (4)利用WRF模式研究了高原不同区域的地形加热对亚洲夏季风的影响。结果表明:喜马拉雅山脉的斜坡地形加热对其周围局地的环流形势和降水影响十分显著,是南亚夏季风北支分量形成的主导因子,也是斜坡上气流爬坡和降水发生的基本条件,而且对东亚夏季风也有明显的增强作用。斜坡上的地形加热作用还是对流层高层暖中心位置维持在斜坡上空的一个重要原因。而高原平台加热对季风环流和降水的影响没有喜马拉雅山脉斜坡加热那么显著,但是其对南亚夏季风的影响范围更广,对经向哈得来环流影响更明显,能够调控高原以外热带洋面上的西南季风环流。在无地形加热条件下,高原南坡上仍有部分降水以及上升气流发生,其中的物理机制是由微物理过程所引起,降水主要来源于微物理过程的凝结降水,还有少部分由微物理过程间接引起的对流降水,与高原地形加热的抽吸作用无关。此外,基于WRF-OMLM模式还进一步分析了海气耦合过程对高原地形加热影响亚洲夏季风的调控作用,结果表明海气耦合导致孟加拉湾北部对流减弱,而且向北输送的水汽减少,使得高原上夏季降水相对于固定海温的试验结果偏少,削弱了高原上的大气总热源,进而又对整个亚洲夏季风系统产生影响。 (5)高原夏季降水变率及其水汽收支状况的资料诊断分析表明:在高原大气热源的变化趋势显著减弱的背景下,高原夏季降水并没有随之减少,反而呈现较弱的年代际增加趋势,同时高原夏季降水更多的表现为一种年际变化特征。水汽收支分析得出高原南部夏季降水的年际变率主要由水汽通量辐合决定,地面蒸发的年际变率很弱,对降水变率影响甚微。但是蒸发对总降水量的贡献很重要,甚至可能超过水汽通量辐合的贡献。西边界的水汽输送是高原南部夏季降水年际变化的主要影响因子(相关系数可达0.52),而南边界的水汽输送相对次要(与降水的相关系数为0.36)。夏季NAO可以通过大尺度波活动改变高原上的环流结构以及影响亚洲急流中心南北位置的年际变化,调控高原南部西边界输入的水汽强弱,进而引起高原南部夏季降水显著的年际变化。在年际尺度上,高原春季感热偏强也有利于夏季高原南部降水偏多,但这种关系显著性不强,这是因为高原春季感热仅仅对南边界向北的水汽输送有显著影响。而在年代际尺度上,高原南部夏季降水呈增加趋势主要是由西边界水汽输入增强、南边界水汽输入减弱以及东边界水汽输出减少的共同作用引起的。高原春季感热加热的持续性减弱趋势是造成南边界水汽输入减少的重要原因,而夏季NAO的年代际变化信号不显著,它对各边界水汽输送的变化趋势可能影响不大。