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科研成果
公里级高分辨率模拟显著提高青藏高原地区降水和风速模拟精度
2021-03-14 11:14:59 来源:中科院青藏所 作者: 【 】 浏览:157次 评论:0

  青藏高原是世界屋脊、亚洲水塔、是地球第三极,具有复杂的地形地貌和敏感多变的气候环境。准确模拟青藏高原区域降水一直是学术界难题,几乎所有全球和区域气候模式在青藏高原区域均存在系统性湿偏差,即降水过多。降水偏差的主要来源为气候模式中对复杂地形下垫面以及云物理过程的表达不足或者缺失,导致模拟中存在风速偏大,外来水汽过强,降水过多等误差。

  为有效降低这一模拟偏差,中科院青藏高原所所三极观测与大数据团队周旭博士在CORDEX(Coordinated Regional Downscaling Experiment)CPTP(Convection-Permitting simulation over the Third Pole)框架下与清华大学、瑞典哥德堡大学和美国国家大气研究中心(NCAR)等单位合作,在引入复杂地形拖曳力参数化方案的WRF模式基础上,实现了整个青藏高原区域的对流解析分辨率(格距大概为3km)模拟。与目前使用最广泛的欧洲中心再分析数据(ERA5)和柏林工业大学制作的高亚洲地区精细化数据(HAR)相比,该模拟有效降低了风速和降水的偏差、均方根误差,提高了它们与站点观测的空间相关性(图1);同时,还能直接解析大气深对流过程,避免了由对流参数化方案带来的不确定性,更好地再现降水的日变化峰值出现的时刻(图2)。

  由于站点观测在复杂区域有显著的空间代表性误差,本研究的高分辨率模拟可为青藏高原复杂山区和缺乏站点观测的中西部地区提供相对可靠的降水数据。此外,降雪观测在青藏高原严重不足,且普遍存在降雪量偏低的问题,本研究还将为测量降雪量提供参考值。后续研究将在高分辨率模拟的基础上,制作长序列、高精度气候数据集,支持“亚洲水塔”水循环研究。

  本研究获得第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0206),国家自然科学基金项目(41705084, 41905087)和十三五信息化专项(XXH13505-06)等项目的支持。

  文章链接:Added value of kilometer-scale modeling over the third pole region: a CORDEX-CPTP pilot study. Climate Dynamics. https://doi.org/10.1007/s00382-021-05653-8

(三极观测与大数据团队供稿)

图1 ERA5、HAR和高分辨率WRF模拟的10-m风速(;m/s;上)和降水(mm/day;下)相对于站点的平均偏差、均方根误差以及模拟值和观测值空间分布的相关性

图2 站点观测数据、ERA5、HAR和WRF高分辨率模拟中降水日变化峰值出现的时刻(图例中箭头指向数字表示地方时)


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