【摘 要】
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陆面过程是影响气候变化的基本物理过程之一.陆地下垫面状况在很大程度上决定了陆地表面的能量和水分平衡,从而深刻地影响着局地、区域乃至全球大气环流和气候的基本特征.因此研究陆面过程对气温和降水的影响,对于我们认识陆气相互作用十分重要.大多研究集中在短期高温或暴雨过程,对夏季气候的模拟较少,同时气温和降水分开研究,但气温和降水同是气候最为重要的特征量,因水热平衡等方面的影响,两者之间存在一定的共同变化.
【机 构】
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解放军理工大学气象海洋学院,南京,211101 中国人民解放军海军南海舰队海洋水文气象中心, 湛江
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陆面过程是影响气候变化的基本物理过程之一.陆地下垫面状况在很大程度上决定了陆地表面的能量和水分平衡,从而深刻地影响着局地、区域乃至全球大气环流和气候的基本特征.因此研究陆面过程对气温和降水的影响,对于我们认识陆气相互作用十分重要.大多研究集中在短期高温或暴雨过程,对夏季气候的模拟较少,同时气温和降水分开研究,但气温和降水同是气候最为重要的特征量,因水热平衡等方面的影响,两者之间存在一定的共同变化.因此本文选用模式Advanced Research WRF (ARW) V3,采用WSM 5-class微物理方案、RRTM长波辐射方案、Dudhia短波辐射方案、Monin-Obukhov近地面层方案、YSU边界层方案和BMJ积云对流参数化方案.陆面方案分别采用四种陆面方案(SLAB陆面方案、NOAH陆面方案、RUC陆面方案、PLEX陆面方案),四个陆面方案各自从水平衡及能量平衡规律出发,计算出了陆面与大气之间交换的动量、感热、潜热、辐射等通量.研究区域中心为(37°N,103°E),区域格点数为144×116,水平格距为40Km,垂直分辨率为不等距28层,模式顶层气压为50hPa.模式的初始场及边界条件均采用NCEP1°×1°再分析资料数据.积分时段从2003年5月1日00时(UTC)到2003年9月1日00时(UTC),即连续四个月的积分,时间积分步长为180s,取第一个月为spin-up模式调整时间,利用6、7、8月份的模拟结果进行季尺度的分析.气温观测资料选用美国特拉华大学地理系气候研究中心分析的地面气温场,降水资料的选用中国160个站点的实测降水资料.为对比不同陆面方案对中国夏季气温和降水模拟的影响,本文分析中国区域气温和降水的特点并着重分析干旱半干旱气候的西北地区(北方)以及湿润气候的华东地区(南方),结果表明：(1)四种陆面方案均能较好的模拟出总区域的气温和降水,但不同陆面方案间存在一些差异.NOAH方案模拟的气温场和降水场都最为接近实际观测场,同时能模拟出气温的暖中心和降水中心的范围和强度；SLAB方案模拟气温场其暖中心较实际观测场偏低,整体为冷偏差,同时模拟的降水场在降水多的东南部偏少；RUC方案模拟气温和降水都较实际观测偏大,主要表现在暖中心和降水中心带的强度和范围；PLEX方案模拟的气温场为冷偏差,同时模拟的降水场同RUC方案较为一致.(2)对子区域而言,气温和降水同样对陆面方案较为敏感.如西北地区RUC方案和SLAB方案模拟气温相差可达6℃,华东地区RUC方案和SLAB方案模拟降水场可达4m/d.(3)同时受不同气候特征的影响,不同陆面方案模拟气温和降水在各子区域中存在一些差异.对气温而言,四种陆面方案模拟的气温偏差在西北地区较华东地区偏暖,如RUC方案模拟的气温偏差在西北地区较华东地区偏大1 4℃；对降水而言,除SLAB方案表现为"北方降水多,南方降水少,主雨带偏北"特点外,其他三个方案均模拟出降水偏多,且华东地区偏差较西北地区大,如RUC方案模拟的降水偏差在华东地区较西北地区偏大1.3mm/d.
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