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我国地处东亚季风区,西倚世界屋脊青藏高原,地形陡峭多变,这给数值模拟、研究和预测东亚特别是我国的天气和气候带来了极大的困难,对模式系统本身提出了更高的要求。地形对气流的动力抬升作用是地形降水的重要产生机制之一,为了在模式中考虑地形对气流的动力抬升作用,改进模式对复杂地形区域的模拟效果,本文提出了一个次网格地形动力效应参数化方案。在模式中首先利用高分辨率的地形高度资料计算出次网格格点处的地形坡度、坡向,这些微观地形参数可以较为精细的描述次网格尺度地形信息,然后再根据地面气压与地形对气流动力抬升作用的关系,对地而气压倾向进行次网格修正,并将该方案引入南京大学的p—σ区域气候模式进行数值试验,检验其对模式模拟能力的影响。得到以下的结论:
(1)把次网格地形坡度坡向及其对地面气压倾向的次网格修正引入到模式中,对冬季以及夏季代表月进行数值试验,发现次网格地形动力效应参数化方案的引入对模式模拟的1月份和7月份的降水场,500hPa及700hPa的位势高度场都有一定程度的改善,特别是对冬季降水场的模拟,无论是降水空间分布还是中心最大强度都与实测资料比较接近。
(2)利用考虑了次网格地形热力效应参数化方案的p—σ区域气候模式对1991年江淮流域梅雨期一次强降水过程进行数值试验,检验次网格地形动力效应参数化方案对一次降水过程的模拟能力,发现方案的引入能够比较显著的减小位势高度场在我国大陆上偏高的误差,特别是对降水场的模拟,在长江流域模拟出一个中心,在东南地区模拟出一片少雨区,与实况更加接近。
(3)利用考虑了次网格地形热力效应参数化方案的p—σ区域气候模式对1991年江淮流域汛期降水进行数值试验,检验次网格地形动力效应参数化对短期气候变化的模拟能力,发现方案的引入能够比较显著的减小位势高度场在我国大陆上偏低的误差,特别是对降水强度随季节变化的模拟,趋势与实况更加一致,而且模式对雨带位置季节变化的模拟效果也要好于未考虑参数化方案的模式。