Using the Mellor–Yamada mixing scheme in seasonally ice-covered seas—Corrigendum to: Parameterization of vertical mixing in the Weddell Sea [Ocean Modelling 6 (2004) 83–100]

A coding error in the s-Coordinate Primitive Equation Model (SPEM) has led to misleading statements about the behaviour of the Mellor–Yamada level 2 parameterization of vertical mixing. It has been claimed that the scheme removes static instability only very slowly and preserves statically unstable stratifications for an unrealistic long time. This note corrects this statement by demonstrating that the Mellor–Yamada mixing scheme, if implemented correctly, tends to overestimate rather than underestimate vertical mixing in seasonally ice-covered seas. Similar to other mixing schemes with the same behaviour, this leads to spurious open ocean deep convection, an unrealistic homogenization of the water column, and a significant reduction of sea ice volume.     

几何光学冠层反射建模中的光谱分量特征的参数化(英文)

该文用几何光学与辐射传输混合模型研究不连续植被冠层的几何光学反射模型的四分量（承照树冠、承照地面、阴影树冠、阴影地面）的参数化。用一个修正的均匀介质层路径散射（反射与传输）参数的解析算法估计路径散射参数（反射与传输），其中也考虑了冠层间隙的影响。光谱分量特征是不连续植被冠层的传输与反射，背景反照率，以直射光通量与天空漫射光通量比例的函数。光谱分量特征的模型与在美国缅因州Ｈｏｌａｎｄ采集的针叶林数据吻合。基于ＬｉＳｔｒａｈｌｅｒ几何光学相互遮蔽模型，用参数化的光谱分量特征对老松林和老云杉林的方向反射进行估计，其结果与在不同太阳与观测方向上的ＰＡＲＡＢＯＬＡ测量值匹配得很好。     

冰云短波辐射特性参数化

该文对卷云和高层云分别构造了15种冰晶尺度分布，3种云高和云厚，总共30种冰水含量、90种冰水程长模式。对尺度小于与大于30 μm的冰晶粒子的单次散射特性分别用表面积等效冰球Mie理论和射线光学理论进行计算。采用delta-Eddington法计算了在4种不同地面反射率下冰云的多重散射辐射传输特性，提出了冰云辐射特性的参数化公式，指出参数化公式可以用于气候模式或大气环流模式。     

气候模式中云的垂直重叠及其辐射传输问题研究进展

概述了全球气候模式中云的垂直重叠的处理方法及其辐射物理过程的最新研究进展。从云垂直重叠模型的构造、模型在气候模式中的实现方式,得到与观测一致的云重叠结构所采用的数据和方法、重叠云的辐射传输等方面,给出了针对这一国际研究难点问题的最新研究进展。关于气候模式中云的垂直重叠问题的研究至今已取得了许多成果,表现在:重叠模型上有了更为科学的描述形式(如指数衰减重叠);重叠云的辐射传输也有了更快速的处理方法(如蒙特卡洛独立柱近似)并被广泛应用;连续的三维云遥感观测(如CloudSat/CALIPSO)和云分辨尺度的三维云模式的发展为在气候模式中精确描述云的垂直结构提供了丰富的观测资料和模式数据。但是,气候模式中现有的云重叠结构处理及其辐射传输方法还远不够完善,仍然存在很多没有解决的问题需要在未来进行探索。     

陆面过程模式研究简评

主要总结了陆面过程模式的发展状况, 对一些国际间合作进行的计划、试验成果以及我国在这方面的研究情况加以介绍和评述, 最后给出陆面模拟研究中存在的难点、问题及可能的解决途径.     

一个改进的湍流垂直扩散过程参数化方案

研究了数值天气预报模式中次阿格湍流垂直扩散过程的参数化问题。以Ｂｏｕｇｅａｕｌｔ和Ｌａｃａｒｒｅｒｅ（１９８９）的参数化方案为基础，改进了处理湍流混合长的方法，使湍流混合长和热力混合长分别依赖于基本气流的静力稳定度和风场切变。新方案的基本思路是把ＶｏｎＫａｒｍａｎ（１９３０）提出的动力（风场切变）湍流扰动假设与ＢＬ－８９方案提出的热力（静力稳定度）湍流扰动假设结合在一起，强调了大气的热力结构、动力结构和湍流动能对湍流混合过程的共同影响。新方案和ＢＬ－８９方案的二维对比数值试验结果表明，在大气处于静力较稳定而风场切变明显条件下的湍流扰动表现能力方面，新方案比原方案有明显的改进。     

用等效球Mie理论计算冰云光学特性的一种新方法

对由六角形冰晶粒子组成的冰云的１４种冰晶尺度分布,分别用等效球Ｍｉｅ理论和射线光学理论计算了它们在从可见光到近红外谱区的１７个波长上的散射特性参量。并利用由等效球Ｍｉｅ理论获得的散射参数及冰晶尺度分布特征参量ｒｅ（有效半径）建立了冰云光学特性的参数化公式。这些参数化公式的最大相对误差小于５％。     

A study of a fair weather boundary layer in TOGA-COARE: Parameterization of surface fluxes in large scale and regional models for light wind conditions

The study focuses on a way to parameterize the effect of subgrid scale convective motions on surface fluxes in large scale and regional models for the case of light surface winds. As previously proposed, these subgrid effects are assumed to scale with the convection intensity through the relationship: where is the mean velocity of the wind, U₀ the velocity of the mean wind, w_* the free convection velocity, and an empirical coefficient to be determined. Both observations and numerical simulation are presently used to determine the free convection coefficient .Large eddy simulation of a fair weather convective boundary layer case observed during TOGA-COARE is performed. Comparisons between observations and the simulation of surface properties and vertical profiles in the planetary boundary layer are presented. The simulated vertical turbulent fluxes of heat, moisture and buoyancy range well within estimates from aircraft measurements.The most important result is that the true free convection coefficient , directly estimated from simulation, leads to a value of 0.65, smaller than the ones estimated from temporal and spatial variances. Using observations and simulation, estimates of from temporal and spatial variances are obtained with similar values 0.8. From both theoretical derivations and numerical computations, it is shown that estimates of the true from variances are possible but only after applying a correction factor equal to 0.8. If this correction is not used, is overestimated by about 25%. The time and space sampling problem is also addressed in using numerical simulations.     

随机参数扰动方法对中国冬季降水集合预报的影响

降水数值预报有很大的不确定性,与降水预报密切相关的物理过程参数化方案中关键参数的不确定性是降水数值预报误差来源之一,对这些参数引入随机扰动的随机参数扰动方法（Stochastically Perturbed Parameterization,简称SPP方法）可以代表模式降水预报的不确定性,是国际集合预报前沿研究领域。为了认识该方法能否代表中国冬季降水数值预报的不确定性,为业务应用提供科学依据,基于中国气象局中尺度区域集合预报模式（Global/Regional Assimilation and Prediction System-Regional Ensemble Prediciton System,简称GRAPES-REPS）,从对模式降水预报不确定性有较大影响的积云对流、云微物理、边界层及近地面层等四个参数化方案中选取了16个与降水密切相关的关键参数,引入了随机参数扰动方法,并通过2018年12月12日至2019年1月12日总计31天的冬季集合预报试验,对比分析了SPP方法对等压面要素及降水的集合预报效果。结果显示:在冬季应用SPP方法时,等压面要素的概率预报技巧总体来说优于无SPP方法扰动的对比试验,且对于低层、近地面要素的改进效果优于对中高层等压面要素的改进;但对降水概率预报而言,尽管检验评分数值略优于对比预报试验,但并未通过显著性检验,这表明,在东亚冬季风影响下,随机参数扰动方法对中国冬季降水概率预报技巧没有明显的改进。究其原因,可能是由于SPP方法主要代表对流性降水预报的不确定性,而中国冬季降水过程主要与斜压不稳定发生发展有关,模式降水以大尺度格点降水为主,对流性降水较少,故对冬季降水预报改进不明显,这为业务集合预报模式中应用随机参数扰动方法提供了科学依据。