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对流夹卷率参数化的改进及其对CIESM模式降水模拟的改进

降水模拟，夹卷率，深对流云，气候模式

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.1 地球系统模式与模拟

夹卷率参数化对于对流方案至关重要，但在气候模式中仍存在很大的不确定性。本研究基于深对流飞机观测数据，发展了一个新深对流云夹卷率参数化方案（HL方案），并将其应用到联合地球系统模式（CIESM1.1.0）的对流方案中（Song and Zhang，2018，https://doi.org/10.1002/2017MS001191），替代了原有的夹卷率参数化方案（Gregory方案）。与Gregory方案相比，HL方案模拟的夹卷率整体更大，并改进了30°S-30°N区域内对流降水与大尺度降水的模拟，使其与观测数据更为吻合。物理机制如下：宏物理方面，HL方案相较于Gregory方案降低了整体的深对流发生指数，云顶高度和云厚也更低；微物理方面，HL方案整体的上升气流内水凝物混合比和深对流降水生成率均小于Gregory方案，直接减少了深对流降水，与观测结果更接近；间接地，HL方案相较于Gregory方案增加了大尺度降水，进一步使地表净短波辐射减小，从而增强了冷却效应，削弱了约800 hPa以下的大气环流强度，减小了赤道附近低层水汽辐合，导致浅对流降水减少，更接近观测。尽管HL方案相较于Gregory方案模拟的大尺度降水率有所增加，但其深对流和浅对流降水的共同减少起到了决定性作用，导致对流降水率显著减小，使得总降水更接近观测值。新方案提升了模式对降水的模拟能力，为改进气候模式中的深对流方案提供了重要参考。