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BCC-CSM3-HR模式地形重力波参数化改进及其对青藏高原冬季气候模拟的提升

青藏高原,冬季气候,地形重力波

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.12 青藏高原地气相互作用及对天气气候的影响

准确模拟青藏高原冬季气候对于理解区域水文特征及下游水资源状况至关重要，然而当前气候模式在青藏高原冬季气候模拟普遍存在较大偏差。本研究基于高分辨率气候系统模式BCC-CSM3-HR，将传统二维地形重力波拖曳参数化方案升级为先进的三维方案，可显著缓解高原冬季湿偏差，并通过数值试验揭示了地形重力波拖曳影响高原冬季气候的物理机制。改进后的地形重力波拖曳方案再现了更为真实的纬向地形重力波拖曳力的垂直结构，具体表现为：中低层及近地面拖曳力显著增强，高层拖曳减弱，有效削减了默认方案中高原上空普遍存在的西风偏差。从动力学角度分析，优化后的方案通过准地转调整过程，在高原南北两侧激发出偶极型环流异常，进而改变水汽输送路径，使高原西部水汽辐合减少约40%，东南部减少约10%，显著改善了这些区域的湿偏差。进一步将改进方案中的绕流阻塞拖曳分量分离分析后发现，该分量表现出显著的区域差异效应：地形阻挡拖曳力在缓解高原西部湿偏差的同时，却会加剧默认方案在东南部造成的湿偏差。上述结果揭示了精细化描述地形重力波拖曳过程对提升复杂地形区气候模拟的关键作用，深化了对青藏高原陆-气相互作用动力机制的理解。