积云参数化对区域海气耦合模式模拟东亚夏季气候的影响研究

The biases of atmospheric general climatic model(AGCM) forecd by SST in simulating the East Asian summer monsoon(EASM) climate are due to two reasons: (1)the lack of air-sea interaction; (2)the deficiencies in the AGCM physical process schemes. In these physical process schemes, the cumulus parameterization scheme(CPS) is the key scheme responsible for the bias and uncertainties in the simulation of East Asian summer precipitation. So, this project will take these two reasons into account. Using a regional ocean-atmosphere coupled model(ROAM), the sensitivities of the simulation of East Asian summer precipitation, circulation, SST, sea current, and air-sea interaction to the CPS will be studied. Through a lot of sensitive experiments about the key parameters in CPS, the influences of cumulus convection on the atmospheric variables, oceanic variables and phase relationship between atmospheric and oceanic variables in East Asian summer will be studied. The physical mechanism about how the cumulus convective process interplay with the oceanic process through planetary boundary layer process and radiative process will be investigated. The local and remote impacts of cumulus convective process on EASM simulation in the ROAM will be analyzed. All above-mentioned issues studied in this project will be helpful to develop suitable CPS and ROAM for East Asia , and to improve the ability in simulating and predicting the EASM.

采用海温强迫大气环流模式(AGCM)对东亚夏季风气候（EASM）进行模拟存在误差的原因主要有两方面：一是AGCM未考虑海气相互作用；二是AGCM自身物理过程方案存在缺陷，其中，积云参数化方案（CPS）是引起东亚夏季降水模拟存在误差和不确定性的最主要物理过程方案。本项目将综合考虑这两方面原因，利用区域海气耦合模式（CRCM）研究东亚夏季降水、环流、海温、海流和海气相互作用模拟对CPS的敏感性；通过对CPS中关键参数的大量敏感性试验，研究积云对流对东亚夏季大气变量、海洋变量和海气变量位相关系的影响，揭示积云对流过程通过边界层过程/辐射过程与海洋过程进行相互作用的物理机制；分析积云对流过程通过海气相互作用对EASM模拟产生的局地和非局地影响。本项目的研究有望为发展适合东亚的CPS和CRCM，提高EASM的模拟和预测能力提供科学依据。

采用海温强迫大气环流模式(AGCM)对东亚夏季风气候（EASM）进行模拟存在误差的原因主要有两方面：一方面在于海气相互作用的缺失；另一方面在于AGCM自身物理过程方案存在缺陷，其中，积云参数化方案（CPS）是引起东亚夏季降水模拟存在误差和不确定性的最主要物理过程方案。本项目综合考虑这两方面原因，采用区域气候模式（RCM）和区域海气耦合模式（CRCM），并选取不同的CPS对东亚和西北太平洋夏季降水、海温、海流以及海气系统位相关系进行模拟，对比了RCM和CRCM模拟结果的不同，分析了不同CPS对东亚近海和WNP区降水、海温和海气系统位相关系模拟的影响，对CPS中的关键参数进行优化，并对CRCM中东亚大陆降水模拟对CPS的敏感性进行研究。得到以下主要结论：.（1）不同CPS模拟的陆地降水具有一定的不确定性，而海洋降水和海温的模拟受CPS选择的影响更大。Emanuel方案对海洋降水和海温的分布形势以及中国近海各海区的海气系统位相关系模拟总体上要好于Grell方案。.（2）对Grell方案中的关键参数——对流抑制判据进行调整和敏感性试验，发现将对流抑制判据值设定为0.6后得到的低纬海域海温、降水和海气系统位相关系等更接近实况。但由于中纬度海域和低纬海域对流活动和海气相互作用的差异，使得中纬度海域的海气系统位相关系模拟改善不大。.（3）中国大陆降水模拟对积云参数化方案的敏感性会随时间发生变化，这种变化既有年际变化，也有年代际变化，而这种敏感性的年际和年代际变化与季风的年际和年代际变化有关。.（4）考虑海气相互作用后，不同积云参数化方案模拟的降水量大小和降水分布的差异都会增大，积云参数化方案对降水模拟产生的不确定性增强。耦合模式中的海气相互作用会放大积云参数化方案选择所带来的不确定性。.本项目的研究结论对于发展适合东亚的CPS和区域海气耦合模式，可以为提高EASM的模拟和预测能力提供依据。