东亚季风区云计算参数化方案研究

China is one of the most prominent region of East Asian monsoon. The cloud system of monsoon region is mainly composed by mixed cloud including cumulus and layer cloud. The present schemes of cloud computing are developed with the abroad data, they are not fit China weather in some aspect, especially in China monsoon region. The motivations of this study are investigated the cloud property, cloud classification and cloud structure of China monsoon region from different kind cloud observation data. Then developing and evolving of cloud system are known basically. Numerical experiments are performed to test cloud computing scheme. The cloud property and cloud parameters from numerical experiments are compared with cloud observation data from station and satellite as well as radar. The cloud computing scheme is improved to fitting cloud characteristic of China by use of the differences between simulation and observation. According to the property of monsoon cloud system of China, the convective cloud is taken into account in cloud computing parameterization scheme. That can fill up the vacancy of no convective cloud computing in middle-scale numerical model of China. Finally the new cloud computing parameterization scheme will developed that fit to the East Asia monsoon cloud system. This study will explore a way to resolve the problem of forecast effect retrogressing in China with advanced model from the abroad and will lay a foundation for developing new generation numerical model of China.

中国是东亚季风最显著的地区之一，我国季风区云系主要是积云与层状云组成的。而现有的云计算参数化方案主要是利用国外的资料开发研究的，它在中国特别是在季风区存在着不适应性。本研究的目的就是充分利用多源云探测资料，研究分析我国季风区云系的性质、类别和云系内部结构特征，对我国东亚季风云系的发展和演变有一个基本的认识和了解。通过数值试验对云计算参数化方案进行检验，并与地面观测、卫星和雷达资料所获得的云特征、云的各种参数变量对比验证，进而不断改进完善云计算参数化方案，使之更加符合我国的云系特征。根据我国季风云系的特点，在云计算方案中增加对流云的计算过程，填补我国中尺度数值预报模式中没有对流云计算的空白，最终取得适用我国东亚季风云系的云计算参数化方案。探索解决从国外引进的先进模式在中国地区预报效果普遍退化问题的可能途径，同时也为我国新一代数值预报模式的发展奠定一定的基础。

中国是东亚季风最显著的地区之一，我国季风区云系主要是积云和层状云组成的。而现有的云计算参数化方案主要是利用国外的资料开发研究的，它在中国特别是在季风区存在着不适应性。本研究的目的就是充分利用多源云探测资料，研究分析我国季风区云系的性质、类别和云系内部结构特征，对我国东亚季风云系的发展和演变有一个基本的认识和了解，研究获得适用我国东亚季风云系的云计算参数化方案。.项目主要取得了以下研究成果：（1）收集整理了云观测资料，对东亚季风区云分类特征分季节进行了初步分析；研究了卫星遥感资料中微波降水的判别方法，对卫星微波资料反演降水的判识方法和应用进行了初步探索。（2）在GRAPES模式中分别引进了EC云量计算方案、WRF云量计算方案，并与GRAPES现用的云量计算方案和简单云方案进行了对比数值试验，结果表明，EC方案模拟的云量较为接近观测值，可以作为GRAPES新云量计算方案引进的参考。（3）针对GRAPES模式中模拟云量偏少的问题，在GRAPES模式中增加了积云云量的计算过程，结果表明，该方案对GRAPES模式中的云量计算结果有明显改进，同时提高了对地面温度预报的准确率。这项研究填补了我国中尺度数值预报模式中没有对流云计算的小空白。（4）项目将研发的新云量计算方案与微物理过程进行耦合，数值试验结果表明，该方案对降水预报具有正效果。（5）项目研究设计了一个简化二维云模式，该云模式与GRAPES 模式进行动力耦合，形成GRAPES 模式的超级积云对流参数化版本SP-GRAPES；这是国内首次利用业务模式进行超参数化探索研究试验，为未来超参数化方法的研究和应用打下了一定的研究基础。（6）更新了GRAPES-MESO的等压面要素检验系统，增加了相对湿度的检验，增加了针对探空观测站的检验。