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本文在联合区域气候降尺度试验-东亚区域第二阶段(CORDEX-EA-Ⅱ)框架下,评估了由ERA-Interim再分析数据驱动的区域气候模式COSMO-CLM(CCLM,5.0版)以0.22°(约25km)水平网格分辨率对1989-2010年期间历史气候状态的模拟。CCLM模式在基本设置下大致能再现东亚区域的气候特征。地面气温模拟正偏差极值主要出现在模拟区域北部干旱-半干旱地区和南亚的印度半岛,负偏差极值主要出现在喜玛拉雅山区,尤其是冬季。大部分降水正偏差出现在干旱地区、青藏高原和夏季热带地区,降水负偏差主要出现在印度和冬季海洋区域。CCLM模拟可能的误差来源包括再分析驱动场、模式本身对复杂地形的解析、CCLM模式原有土壤—反照率数据处理方案、对流参数化方案等方面的误差和不足。总体上,CCLM的基本表现展示出其可被用于CORDEX-EA-Ⅱ多模式比较计划的能力。 本文随后对同一区域CCLM模拟试验应用谱逼近方法处理大尺度边界条件以及采用CORDEX第一期试验0.44°分辨率的模拟结果进行了对比分析。多数情况下提高分辨率和应用谱逼近方法能带来整体的正增益,改善模拟效果。对平均基本环流场而言,应用谱逼近方法较提高分辨率对高度场和风场的影响更大,特别是中高层纬向风;而对于湿度场以及结合湿度场风场的整层水汽输送而言,提高分辨率的影响更大;对于温度场,提高分辨率和对风场应用谱逼近均使得CCLM模拟更加靠近大尺度驱动场。对于不同变量和相同变量在不同时间尺度或区域上的表现而言,增益值的评估结果可能不同。例如对于气温和降水多年平均态的增益值分布不同子区域之间可能差异较大,但是对区域平均后的年际变化表现,提高分辨率和应用谱逼近方法的CCLM模拟在大多区域都能获得比较一致的正增益效果,且通常谱逼近截断波数6的SN6试验方案要好于截断波数3的SN3试验方案,甚至在某些情况下对评估指标年际变化的再现要优于ERA-Interim再分析数据。次日时间尺度降水频数分布CCLM模式对观测的再现略好于再分析数据,但从降水日变化的晨昏差异比较来看,再分析数据在大部分区域优于CCLM模拟。 本文最后对CORDEX-EA-Ⅱ区域CCLMv5.0、RegCMv4.4.5.1和WRFv3.6.1三种模式模拟结果及其算数平均值结果进行了对比评估,其中CCLM和WRF各包含无谱逼近(CTL)和截断波数6的谱逼近(SN6)两种方案。CCLM模式在夏季青藏高原平均温度、冬季中国中东部地区平均温度、夏季日本周边海域降水、相对再分析数据的平均环流偏差、大部分区域的平均温度和降水季节与年际变化、中国东部地区平均季风雨带演变以及大部分地区3小时降水分强度等级累计的平均降水率等方面的模拟结果优于RegCM和WRF模式,且较驱动场相对于不同观测数据集在上述方面除平均环流偏差外存在正增益效果。RegCM和WRF模式在夏季和冬季西北干旱半干旱区域平均温度、夏季青藏高原平均降水、夏季青藏高原地区3小时降水分强度等级累计的平均降水率以及平均降水日变化的晨昏差异等方面优于CCLM,且较驱动场相对于不同观测数据集在上述方面存在正增益效果,同时RegCM和WRF之间在平均环流、平均温度和降水季节与年际变化、季风指数年际变化等方面也存在较大的区域分布或强度差异。采用谱逼近方案的CCLM和WRF模拟结果整体上均优于无谱逼近方案的模拟。因为上述多模式间模拟偏差和增益分布的区域和强度差别,使得其算术平均结果在多数情况下仍然体现出有益的参考价值,特别是在夏季平均温度与降水、平均环流偏差、平均降水的季节变化、平均温度和降水的年际变化、多个基于逐日数据的极端温度和降水指数年际变化、季风指数年际变化以及平均降水日变化的晨昏差异等方面接近甚至超过单一模式的最优表现,部分情况下亦体现出较ERA-Interim再分析数据相对于不同观测数据集的正增益效果。