青藏高原陆-气耦合过程及其对中小尺度对流系统影响的高分辨率数值模拟研究
批准号:
91637103
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
70.0 万元
负责人:
徐忠峰
依托单位:
学科分类:
D0511.大气数值模式发展
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
魏江峰、Rezaul Mahmood、胡祖恒、段亚雯、韩云环
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中文摘要
夏季,青藏高原上空中小尺度对流系统(MSSC)多发,这些MSSC不断向高原大气输送热量和水汽,MSSC的变化直接影响高原加热效率,从而对局地乃至东亚区域天气气候变化产生显著影响。土壤湿度的空间不均匀性是触发MSSC的重要因子之一。反过来,MSSC降水也会改变局地土壤湿度。然而,目前对青藏高原陆-气相互作用过程和机理的认识尚十分有限。近些年来的研究表明,由于分辨率和积云对流参数化方案的原因,粗分辨率模式不能正确模拟观测到的土壤湿度与降水之间的反馈关系。本项目拟利用高分辨率(3km)的数值模式,关闭积云对流参数化方案,开展陆-气耦合模拟试验,显式地将夏季青藏高原土壤湿度与降水之间的耦合作用分离出来,定量评估高原陆-气耦合强度,研究高原陆-气耦合对MSSC的影响及其机理。该项目研究紧密围绕重大研究计划的总体目标,项目的实施将深化对青藏高原陆-气相互作用过程和机理的认识。
英文摘要
Meso- and small-scale convection (MSSC) occurs frequently over the Tibetan Plateau (TP) in summer. MSSCs transfer heat and moisture from the TP surface to the atmosphere, which alters the heating efficiency of TP and in turn modulates weather and climate over the TP and East Asian region consequently. Soil moisture and its spatial pattern can trigger MSSC on one hand. MSSC-related precipitation can also alter soil moisture on the other hand. However, our knowledge is very insufficient about the land-atmosphere interaction over the TP. Recent studies suggested that GCMs cannot correctly simulated the observed relationship between soil moisture and precipitation due to their coarse resolutions and cumulus convection schemes. In the proposed study, we will perform two sets of land-atmosphere coupling ensemble experiments by using 3-km WRF model with cumulus convection scheme closed, to explicitly isolate land-atmosphere coupling effect and evaluate the land-atmosphere coupling strength. The study aims to understand the soil moisture-precipitation coupling processes and investigate its influences on MSSC over the TP in summer. This study tightly tally the goal of NSFC major project. It is expected that the proposed research can deepen our understandings of change in land-atmosphere coupling system over the TP area and related mechanisms.
夏季,青藏高原上空中小尺度对流系统(MSSC)多发,这些MSSC不断向高原大气输送热量和水汽,MSSC的变化直接影响高原加热效率,从而对局地乃至东亚区域天气气候变化产生显著影响。土壤湿度的空间不均匀性是触发MSSC的重要因子之一。反过来,MSSC降水也会改变局地土壤湿度。然而,由于观测资料缺乏等方面的原因,目前对青藏高原陆-气相互作用过程和机理的认识尚十分有限。近些年来的研究表明,由于分辨率和积云对流参数化方案的原因,粗分辨率模式不能正确模拟观测到的土壤湿度与降水之间的反馈关系。相反,高分辨率模式则能够再现观测的土壤湿度和降水之间的关系。本项目首先对比评估了四类10余种参数化对降水和土壤湿度的模拟能力差别,为高原地区数值模式发展和最优参数化方案选择提出了有价值的建议。然后,利用3-km分辨率的WRF模式开展了两组陆-气耦合集合模拟试验。 该试验可以显式地将夏季青藏高原土壤湿度与降水之间的耦合作用分离出来。研究结果表明:在青藏高原中部地区存在显著的陆-气相互作用。土壤湿度对高原地表及大气变量(蒸发、边界层高度)的影响强度与地形起伏程度呈反相关,即地形相对平坦的地区土壤湿度的影响更为显著。这是在陆-气相互作用领域提出的新发现。青藏高原的土壤湿度显著地影响陆-气能量水分交换及高原大气状态,这种影响随着高度的增加而逐渐减弱。此外,青藏高原地区的陆-气相互作用显著增强了高原地区的MSSC活动。项目的实施将深化对青藏高原陆-气相互作用过程和机理的认识。上述结果表明:在青藏高原地区尤其是在地形相对平坦地区,加强土壤湿度观测并提高数值模式中土壤湿度初值的准确性,预计可在一定程度上提高对气温、降水和边界层高度的数值预报能力。项目研究深入了对青藏高原陆-气耦合作用的认识,有助于提高高原地区乃至我国东部地区的天气预报水平。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s11430-018-9261-5
发表时间:2019
期刊:Science China Earth Sciences
影响因子:--
作者:Xu Zhongfeng;Han Ying;Yang Zongliang
通讯作者:Yang Zongliang
Evaluating vector winds in the Asian-Australian monsoon region simulated by 37 CMIP5 models
评估 37 个 CMIP5 模式模拟的亚洲-澳大利亚季风区矢量风
DOI:10.1007/s00382-018-4599-z
发表时间:2019-07-01
期刊:CLIMATE DYNAMICS
影响因子:4.6
作者:Huang, Fang;Xu, Zhongfeng;Guo, Weidong
通讯作者:Guo, Weidong
Potential surface hydrologic responses to increases in greenhouse gas concentrations and land use and land cover changes
对温室气体浓度增加以及土地利用和土地覆盖变化的潜在地表水文响应
DOI:10.1002/joc.5844
发表时间:2019
期刊:International Journal of Climatology
影响因子:--
作者:Hu Zuheng;Xu Zhongfeng;Ma Zhuguo;Mahmood Rezaul;Yang Zongliang
通讯作者:Yang Zongliang
DOI:10.1029/2019ea000865
发表时间:2020-01
期刊:Earth and Space Science
影响因子:3.1
作者:M. Lv;Zhongfeng Xu;Zong‐Liang Yang
通讯作者:M. Lv;Zhongfeng Xu;Zong‐Liang Yang
Assessment of Runoff Components Simulated by GLDAS against UNH-GRDC Dataset at Global and Hemispheric Scales
在全球和半球尺度上根据 UNH-GRDC 数据集评估 GLDAS 模拟的径流成分
DOI:10.3390/w10080969
发表时间:2018
期刊:Water
影响因子:3.4
作者:Lv Meizhao;Lu Hui;Yang Kun;Xu Zhongfeng;Lv Meixia;Huang Xiaomeng
通讯作者:Huang Xiaomeng
考虑GCM多时间尺度误差订正的动力降尺度方法及其在区域气候变化预估中的应用
- 批准号:42075170
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59万元
- 批准年份:2020
- 负责人:徐忠峰
- 依托单位:
温室气体和土地覆盖变化对季风亚洲区域气候影响的动力降尺度研究
- 批准号:41675080
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:68.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:徐忠峰
- 依托单位:
地表覆盖状况对亚洲气候变化影响的海-陆-气耦合模拟研究
- 批准号:40905042
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:徐忠峰
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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