93 / 2026-02-10 17:46:43

全球云系统解析模式对中尺度对流系统的历史模拟和未来预估

中尺度对流系统,全球云系统解析模式,气候变化,极端降水

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.23 对流多尺度相互作用的数值模拟与基础理论

中尺度对流系统（Mesoscale Convective System，MCS）是造成暴雨 、冰雹和雷暴大风等灾害性天气的重要系统。在北半球中纬度陆地上，MCS对美国中部和中国东部的降水有很大贡献。本研究针对这两个地区，利用云和降水条件来识别并追踪MCS，基于全球14 km分辨率、未使用积云参数化的非静力二十面体大气模式（Nonhydrostatic ICosahedral Atmospheric Model，NICAM），评估了该模式对MCS模拟的准确性，并研究了MCS对全球变暖的响应。结果表明，MCS大多生成于山脉东部和沿海地区，NICAM在MCS盛行区域低估MCS数量。在美国中部，模式对夏季MCS数量的低估可能由于模式中显著的气候态干偏差。对于中国而言，夏季的平均湿度得到了很好模拟，但模式无法再现与沿海地形相关的对流触发条件，这可能导致了华南沿海MCS数量的低估。NICAM 能很好地捕捉 MCS 持续时间。然而，模式模拟的MCS 具有偏强的降水、偏小的降水面积和偏大的冷云系统，这可能与14 km水平分辨率的模式无法准确模拟对流夹卷过程有关。NICAM在1951-1960年和2041-2050年夏季的模拟结果显示，虽然在美国中部和中国东部地区MCS总数量变化不大，但那些降雨强度极高的MCS的数量每升高1℃就会增加约35%。这两个区域中MCS的平均雨强、强降雨强度和最大降雨强度每升高1℃分别增加约5.7%、3.5%和5.2%。强降雨面积的扩大以及弱降雨面积的缩小，导致整个MCS降雨面积总体上变化不大。