天气与气候模式中次网格重力波拖曳参数化的研究-高原气象.PDF
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第34卷 第4期 高 原 气 象 Vol.34 No.4
2015年8月 PLATEAUMETEOROLOGY August,2015
钟水新,陈子通.天气与气候模式中次网格重力波拖曳参数化的研究[J].高原气象,2015,34(4):1177 1185,doi:10.
7522/j.issn.10000534.2014.00045.
天气与气候模式中次网格重力波拖曳参数化的研究
钟水新, 陈子通
(中国气象局广州热带海洋气象研究所 广东省区域数值天气预报重点实验室,广州 510080)
摘要:从数值模式物理过程地形参数化研究的角度,回顾了次网格地形重力波拖曳参数化、地形阻塞
流拖曳参数化和对流强迫拖曳参数化等方面的研究现状,总结概括了目前模式物理过程中关于地形参
数化研究中若干亟待解决的科学问题。另外,在华南中尺度模式预报系统(GRAPES_Mars)中引进和
发展了地形重力波拖曳参数化方案KA95,讨论了KA95方案对2012年2月8 12日华南冷空气过程
的影响。结果表明,地形重力波拖曳参数化的引入较好地改善了GRAPES_Mars模式对冬、春季低层
南风偏强和地面温度偏高的现象,显示出重力波拖曳参数化对改善模式风场预报的突出作用和对减小
模式系统偏差的良好应用前景。
关键词:重力波拖曳参数化;GRAPES_Mars;KA95方案;系统偏差
文章编号:10000534(2015)04117709 中图分类号:P456.7 文献标志码:A
doi:10.7522/j.issn.10000534.2014.00045
WD),前者主要受地形下垫面影响,后者与大气过
1 引言
程(如对流、锋面和急流等)相关。早期对大气模式
大气重力波对大气动量、能量的传输有重要影 中GWD的参数化研究,是基于二维线性波动理论
响,它可使动量传输到波动被耗散或被吸收的区 [8]
来描述地形重力波 。在随后的20余年里,关于
域,从而产生天气尺度强迫,即重力波拖曳(Gravi 模式物理过程中GWD的研究工作活跃。例如国内
tyWaveDrag,GWD)。重力波的水平尺度在数公 外关于次网格地形重力波拖曳参数化的研究,普遍
里至几百公里之间,时间尺度为数小时。受大气数 认为GWDO可改善大气模式中出现的南风偏差和
值模式分辨率限制,模式无法直接显示这些次网格 西风带偏差引起的冷池等问题,提高模式的预报性
过程,只能通过变量对其进行描述,即通过模式物 能[6,10-16],并已在多个业务及科研模式中得到了应
理过程来描述这些重力波。在大气数值模式中,需 用,例如 ECMWF全球模式、NCEP全球模式和
要准确地描述由次网格重力波拖曳造成的动量传输 WRF模式等。另外,在低纬度热带地区,由深对流
过程,否则将使风场和温度的模拟等出现偏 触发 的重力波 (GWD inducedbyConvection,
差[1-7],例如对中纬度冬季西风带的模拟显著偏 GWDC)对平流层大气环流有重要影响[17-19]。在
[8,9] 英国气象局(UnitedKingdomMetOffice,UKMO)
强 。由此可见,正确合理的对重力波拖曳进行
参数化是模式物理过程不断发展和完善的一个必不 的UM(UnifiedModel)模式[20-22]
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