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青藏高原复杂地形水汽交换和降水模拟研究进展
阳坤
清华大学地球系统科学系
当前气象模型在青藏高原普遍存在湿偏差,在复杂地形区域误差尤其明显。我们致力于在青藏高原缺资料地区建立观测站,阐明水汽交换和降水的时空变化基本特征,揭示模式中水汽传输和降水误差,改进WRF对降水的模拟能力。取得的主要进展如下: (1) 揭示了喜马拉雅山区和青藏高原南部水汽传输路径和模式误差。发现在喜马拉雅中部南坡,谷风往高海拔输送水汽,导致南坡的低海拔风场辐散,在高海拔辐合。极高海拔存在的冰雪冷却地表,减弱了向山脊的水汽输送,加强了冰川末端的水汽辐合。复杂地形减弱了水汽输送,河谷是主要的输送通道;主流再分析水汽资料能较好地描述水汽的季节变化和季节内振荡,但是存在明显的系统性高估,且模型中水汽传输日变化过早过强。 (2) 建成了亚东-双湖降水观测南北断面,发现在喜马拉雅中东部高海拔地区,春季降水显著,占全年降水量的20-40%,夏季降水日变化存在双峰,青藏高原南北向降水存在双峰(喜马拉雅南坡、冈底斯山南坡)和双谷(喜马拉雅北侧、羌塘高原),更新了过去对这一季风区降水变化的认识。 (3) 在WRF模式中引入了复杂地形拖曳力(TOFD)参数化方案,大幅度改进了青藏高原降水模拟精度。结合高分辨率和复杂地形拖曳力参数化,可以反映不同尺度地形对水汽输送的作用,显著降低风速和水汽输送通量,大大减小青藏高原特别是喜马拉雅山区风速和降水的模拟湿误差,也可以显著减少青藏高原冬季的降雪。这一系列工作使得这一方案成为CORDEX青藏高原云分辨率模拟计划(CPTP)的标准选项。