基于MOSAiC数据的北极再分析产品湍流通量评估及参数化研究
批准号:
42106230
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
孔彬
依托单位:
学科分类:
极地科学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
孔彬
中文摘要
北极海域正在经历海冰加速消融和海洋环境的迅速变化,使用模式准确的预测北极地区的能量收支成为了亟需解决的问题。再分析产品提供的气-冰(海)界面湍流通量数据是海洋模式和海冰模式热量强迫场主要数据来源。因此,再分析湍流通量在北极海域的准确性需要进行评估。本项目拟使用“国际北极气候研究多学科漂流观测计划”(MOSAiC)执行期间获取的高频湍流通量数据和常规气象数据,对5种再分析产品(ERA-Interim、ERA-5、MERRA2、JRA-55和CFSR)的湍流通量在北极海域的偏差进行评估;计算再分析产品中块体参数因素和气象偏差因导致的偏差,分析导致再分析湍流通量偏差的主要原因;针对块体参数因素,利用实测数据开发一套针对于北冰洋中心区的湍流通量参数化方案。本项目的结果将为再分析产品在北冰洋中心区的校正工作提供参考,并为再分析产品湍流通量算法在北冰洋中心区的改进提供一套可使用的参数化方案。
英文摘要
The Arctic ocean is going through accelerated melting of sea ice and rapid changes in the Marine environment. Using the model to accurately predict the energy budget of the Arctic region has become a hot topic. The turbulent flux data over the air-ice (sea) interface provided by the reanalysis product is the main data source of forcing field in ocean model and sea ice model. Therefore, the accuracy of reanalysis of turbulent flux in the Arctic needs to be evaluated. This project intends to use the high frequency turbulent flux data and conventional meteorological data obtained from "The Multi-Disciplinary drifting Observatory for the study of Arctic Climate programme" (MOSAiC) to evaluate five reanalysis products (ERA-Interim, the ERA-5, MERRA2, JRA-55 and CFSR) over arctic ocean. The parameters to be evaluated include sensible heat flux, latent heat flux and momentum flux; Moreover, the deviation caused by the bulk algorithm and meteorological bias in the reanalysis product is calculated, and the main causes of the reanalysis turbulent flux deviation is analyzed. In terms of the bulk algorithm, a new bulk algorithm for the central Arctic Ocean will be developed based on the measured data. The results of this project will provide reference for the correction of reanalysis products in Arctic ocean, and provide an alternative algorithm parameterization scheme for the improvement of the algorithm of turbulent flux of reanalysis products.
近几十年来,北极地区的增暖速度是全球其他地区的四倍,同时,北极海冰的消融也在加剧。为了准确预测北极海冰的消融速度以及北极地区乃至全球气候的变化,作为提供预测模型强迫场的再分析数据的准确性显得至关重要。尤其是海(冰)表面的气象和热通量参数,其准确性直接影响到对海洋或海冰热量收支的预测结果。本项目采用北极海域的现场观测数据,对ERA-5、CFSR、MERRA2、ERA-Interim、JRA-55和NCEP等再分析产品进行了评估。评估的参数包括表面气象参数,如气温、湿度、气压、风速及海表温度;以及热通量参数,包括长波辐射、短波辐射、显热通量和潜热通量。总体来看,再分析产品在热量通量上的准确性明显低于气象参数。第三代再分析产品的准确性显著优于NCEP1和NCEP2等一、二代产品。此外,再分析产品在清水区和冰区的准确性存在差异,其中CFSR的准确性受海冰浓度的影响最小。我们发现,参数化方案并不是观测数据和再分析产品之间湍流热通量数据差异的主要原因。再分析产品气温的误差是导致其感热通量产生误差的主要原因,而湿度的误差则是潜热通量误差的最大来源。因此,提高气温和湿度这两个参数的准确性是提升再分析产品在海(冰)表面热量收支预测准确性的关键。
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