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陆面热通量与抬升凝结高度的关系及其对CWRF不同参数化方案的敏感性

作者:魏江峰、赵景文  发布时间:2021/06/07 09:48:34  浏览量:

抬升凝结高度是地表与降水发生联系的一个关键变量,研究地表热通量与抬升凝结高度之间的耦合机制可以更好地理解陆气耦合过程。模式是研究陆气耦合的一个重要工具,但模式模拟的偏差会影响陆气耦合模拟的准确性。这些偏差可能来自不同的模式模块或参数化方案,并传输到陆气系统,导致陆气耦合的偏差。

魏江峰教授课题组利用CWRF多参数化集合模拟数据探讨了陆面热通量与抬升凝结高度的耦合机制,然后分析了该耦合过程对不同物理参数化方案的敏感性。研究发现,感热和抬升凝结高度之间存在稳定的正相关,同时土壤湿度/蒸发比(EF)与抬升凝结高度之间的负相关在不同气候状态下也是稳定的。但是,潜热和抬升凝结高度高度之间的关系更为复杂。在湿润气候下,潜热主要受到与抬升凝结高度变化相关的云和辐射影响,导致潜热–抬升凝结高度之间呈正相关关系。在半干旱气候中,潜热和抬升凝结高度间可以通过水汽和能量产生负的反馈过程,导致负的相关关系。只有潜热—抬升凝结高度之间呈负相关时才表明潜热对抬升凝结高度可能有影响。由于CWRF集合成员模拟的气候态有所不同,而且单一参数化方案的改变就会造成较大差异,所以不同参数化方案会显著影响影响潜热–抬升凝结高度之间耦合。分析还发现,潜热–抬升凝结高度的相关与当地的气候态有较好的线性关系,因此模拟的气候态更准确的参数化方案模拟的陆气耦合也应该更为准确。

图. 1990-2011年6–8月CWRF集合成员在华北的平均感热通量(a)、潜热通量(b)和抬升凝结高度关系的散点图。较大(较小)的标记表示当日土壤水分处于最低(最高)的1/3天。1/3最干燥和最潮湿天之间的平均潜热差及其与1990-2011年夏季平均土壤湿度(c)、相对湿度(d)和地表向下短波辐射(e)的关系。(f–h)与(c–e)相同,但纵坐标是10天平均值的潜热-抬升凝结高度相关系数。(d)(g)中的竖线表示CN05.1观测资料的相对湿度值。

文章信息:

Wei, J., Zhao, J., Chen, H., & Liang, X.-Z. (2021). Coupling between land surface fluxes and lifting condensation level: Mechanisms and sensitivity to model physics parameterizations. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 126, e2020JD034313.https://doi.org/10.1029/2020JD034313

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