一个改进的诊断层积云方案及其对大气环流模式性能的改进  

作　　者：郭准[1,2] 周天军[1,2] 

机构地区：[1]中国科学院气候变化研究中心,北京100029 [2]中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室,北京100029

出　　处：《中国科学：地球科学》2014年第5期1034-1048,共15页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家杰出青年科学基金项目(批准号:41125017);国家重点基础研究发展计划(编号:2010CB951904)资助

摘　　要：在气候模式中,传统的层积云参数化方案(简称LTS方案)高估了自由大气湿绝热过程所引起的垂直温度梯度的作用.在Wood和Bretherton提出的"估算逆温"(EIS)基础上,本文基于卫星资料构建了一个改良的诊断层积云方案,旨在改进当前广为使用的LTS方案.通过将EIS层积云方案引入大气环流模式GAMIL2.0中,并与传统方案进行对比试验发现,EIS层积云方案能有效地改善GAMIL2.0对东亚-西北太平洋季风区乃至全球云-辐射气候特征的模拟能力,一定程度地纠正了模式原来存在的中高纬度净(短波)云辐射强迫模拟偏弱的现象,而该偏差在当前许多模式中普遍存在.此改进与EIS层积云方案合理处理自由大气的温度层结有关.EIS层积云方案亦显著改进了GAMIL2.0对东亚-西北太平洋季风区云辐射年际变率的模拟能力.加入EIS层积云方案后,模式较好地模拟出了ENSO年冬春季东亚边缘海域的净云辐射正异常、海表入射短波正异常和层云量负异常.究其原因是EIS层积云方案比传统方案对海表温度异常的扰动更敏感.海表温度异常通过EIS层积云方案在对流层低层强迫出更强的云量距平,并通过改变加热率和垂直速度影响整个对流层,最终改进模式对云辐射强迫和地表入射短波通量年际变率的模拟.EIS层积云方案还增强了模式对El Ni?o年冬春季节西北太平洋异常反气旋以及东亚降水异常的模拟效果.

关 键 词：层积云 稳定度 大气环流模式 

分 类 号：P434[天文地球—大气科学及气象学]