区域气候模式RegCM3应用研究综述

回顾了区域气候模式RegCM的发展历史,并对最近推出的RegCM3模式目前的应用进展情况进行了分类总结,同时讨论了今后的研究方向和其中存在的不足。     

分位数映射法在RegCM4中国气温模拟订正中的应用

将一种分位数映射法RQUANT,应用到一个区域气候模式（RegCM4）所模拟中国气温的误差订正中。从气候平均态、年际变率、极端气候及农业气候等多方面,评估了该方法对日平均气温、日最高气温和日最低气温模拟的订正效果。结果表明,该订正方法对模式模拟的日平均、日最高和最低气温气候平均态的订正效果都非常明显,中国大部分地区的订正结果与观测的偏差在±0.5℃之间。在降低极端气温指数和农业气候相关指数的模拟误差方面也有显著的效果,但对气温年际变率的订正效果有限。结合以往对降水订正的评估分析,该方法对模式模拟结果有较好的订正效果,可以应用于区域气候模式的气候变化模拟预估中,为气候变化及相关影响评估研究提供更适用和可靠的数据。     

RegCM3对山东夏季气候高分辨率模拟

利用区域气候模式RegCM3及NCEP/DOE再分析资料,对山东地区1985-2000年夏季区域气候变化进行了高分辨率(20 km)的数值模拟试验.通过对模拟结果和山东地区较密集的观测资料的比较分析,检验了模式在该地区的模拟能力.结果表明:(1)区域气候模式RegCM3能够合理地模拟出山东区域中高层的主要环流特征;(2)数值模拟能够合理再现山东地区16 a夏季平均降水南高北低和地面气温西高东低的主要分布特征.同时也能够合理地模拟出1990和1998年山东地区夏季强降水的主要特征,以及1992和1999年的干旱;(3) 模式结果较好地反映了1985-2000年16 a夏季山东地区降水和地面气温变率的主要特征.     

三峡水库气候效应及2006年夏季川渝高温干旱事件的区域气候模拟

针对2006年夏季川(四川)渝(重庆)地区的高温干旱事件，使用RegCM3区域气候模式，采用双重嵌套和次网格(SUB-BATS)方法，进行中国和三峡地区2005—2006年气候50 km和10 km(通过SUB-BATS方法达到2 km)分辨率数值模拟，并在此基础上进行了三峡地区下垫面改变(三峡水库建成蓄水)的气候效应模拟试验，重点分析了模式对中国和三峡地区夏季气候和气候异常的模拟能力，以及三峡水库对气温和降水的影响。结果表明，模式能较好模拟出中国和川渝地区的气候及以2006年川渝地区高温干旱为代表的气候异常，双重嵌套和SUB-BATS方法的应用，使模式能够提供局地和区域气候更详细的信息。有无三峡水库的对比试验表明，水库对周边区域气温、降水的影响很小，大部分格点上的变化达不到90%统计信度检验标准，气温变化中少数通过检验的格点基本集中于水库水体本身，邻近区域内气温和降水的变化随距库区的距离变远而变得更弱。除了库区本身降温和降水减少外，模拟结果中出现的变化更多表现为模式中出现的噪音。2006年夏季的川渝高温干旱，更多是由于大的环流场造成的，与局地强迫的关系不大，三峡水库在其中所起的作用非常微弱，可以忽略不计。     

农林重大病虫害和农业气象灾害的预警及控制技术研究

1 农业气象灾害预警技术研究 对华北农业干旱、东北作物低温冷害、江淮小麦油菜渍害、华南经济林果寒害和水产寒害等农业气象灾害分别建立了统计预测模型和机理预测模型相结合、长中短不同预报时效相结合的预警预测模型。其中作物生长模型与区域气候模式相结合的新一代农业气象灾害预测技术在实现区域尺度预测应用上取得重要进展；各类预测模型在灾害指标、预测方法上取得新的突破，预报准确率进一步提高。在此基础上，成功研制出包含多种预测方法、不同预报时效、可供准业务运行的农业气象灾害多灾种综合预测预警系统。课题研制的模型进行了业务试验，部分成果如广东经济林果寒害预警已投入业务运行。课题于2005年12月顺利通过项目主持单位农业部组织的专家验收。该课题成果代表了我国目前农业气象灾害预警预测研究的最新进展和水平，对于进一步开展和提高其他地区、其他灾害的预报能力具有一定的推广借鉴作用和应用前景。     

Study on the Effects of Land Surface Heterogeneitiesin Temperature and Moisture on Annual Scale Regional Climate Simulation

The ``combined approach', which is suitable to represent subgrid land surface heterogeneity in both inter-patch and intra-patch variabilities, is employed in the Biosphere/Atmosphere Transfer Scheme (BATS) as a land surface component of the regional climate model RegCM3 to consider the heterogeneities in temperature and moisture at the land surface, and then annual-scale simulations for 5 years (1988--1992) were conducted. Results showed that on the annual scale, the models response to the heterogeneities is quite sensitive, and that the effect of the temperature heterogeneity (TH) is more pronounced than the moisture heterogeneity (MH). On the intraannual scale, TH may lead to more (less) precipitation in warm (cold) seasons, and hence lead to larger intraannual variability in precipitation; the major MH effects may be lagged by about 1 month during the warm, rainy seasons, inducing ～6% more precipitation for some sub-regions. Additionally, the modeled climate for the northern sub-regions shows larger sensitivities to the land surface heterogeneities than those for the southern sub-regions. Since state-of-art land surface models seldom account for surface intra-patch variabilities, this study emphasizes the importance of including this kind of variability in the land surface models.     

分辨率对区域气候极端事件模拟的影响

利用NCAR MM5V3对1999年6月长江流域的极端异常降水事件进行了模拟,主要研究不同水平和垂直分辨率对极端区域气候事件模拟的影响。数值模拟试验表明:模式能够模拟出极端强降水的主要分布特征;水平分辨率的提高降低了模式模拟的强降水偏差,对逐日降水变化的模拟更加合理,而垂直分辨率的提高基本上也都减小了模拟的强降水过程的偏差,改善对强降水的模拟能力;模式水平、垂直分辨率的提高在一定程度上增强了对强降水过程的模拟能力。水平分辨率的提高能够改善模式对海平面气压的模拟,而垂直分辨率的提高可以改善模式模拟的地面气温和低层环流。分辨率对中层大气环流的影响不是很敏感。不同积云对流参数化方案模拟的对流降水比率随水平分辨率的变化是不同的,Grell方案对流降水比例随分辨率的提高而增加,而Kain-Fritsch方案的结果相反。     

不同陆面方案对降水模拟的影响

基于区域气候模式RegCM4.0(Regional Climate Model 4.0),分别选取BATS(Biosphere Atmosphere Transfer Scheme)和CLM(Community Land Model)陆面方案,对2001-2005年中国的气候状况进行模拟,并将模拟结果与CRU(Climatic Research Unit)及GPCP(Global Precipitation Climatology Project)降水资料进行对比,研究不同陆面方案对降水模拟的影响。结果表明:在两种陆面方案下,区域气候模式均较合理地模拟出了中国降水的空间分布、时间变化;模拟降水对陆面方案敏感,RegCM_BATS总体上表现为正偏差,在东北区域的模拟偏差较大;RegCM_CLM表现为负偏差,在长江以南区域的模拟偏差较大;模拟结果的偏差在夏季较大,冬季较小;两模式模拟结果间的差异在空间上由东南向西北减少;两模式均较准确地模拟了不同强度降水出现频率的分布形势,总体上RegCM_CLM模拟低强度降水偏多;高强度降水偏少,而RegCM_BATS模拟低强度降水偏少,高强度降水偏多;不同陆面方案对地表蒸发量以及地表潜热通量模拟的差异是导致模拟降水差异的主要原因,夏季地表蒸发对降水的影响较冬季更强;水汽平流输送对两模式模拟降水差异的影响较小。