Climate Dynamics:CMIP5大气环流模式分辨率对横断山区雨季降水模拟的影响

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2020-02-25 09:59

横断山区位于青藏高原东南部及四川盆地西部,云贵高原和巴颜喀拉山分别为横断山区的南、北边界。中国和东南亚地区的几条主要江河都发源于或流经于这一地区。此外,横断山区的降水对冰川形成、地表径流的淡水供应以及河流流量至关重要。因此,横断山区降水变化对当地及下游地区的水循环、生态环境以及社会经济都有很大的影响。山区往往地处偏远,监测网络分辨率较低,因此数值模型是研究山区地形降水的有用工具。通过对比观测资料、再分析数据以及28个CMIP5大气环流模式输出资料,评估了模式对横断山区雨季降水的模拟能力。大多数CMIP5大气环流模式可以捕捉到和观测结果较为一致的两个最大降水中心,分别位于横断山区西南部和四川盆地西侧。但不同模式对这两个降水中心的位置、范围和强度的模拟结果不同。随着模式水平分辨率的提高,降水空间分布的细节特征模拟的越好,横断山区西南部的降水中心强度也有所增强,更接近于观测和再分析数据结果。然而,无论分辨率精度如何,模式都一致高估了横断山区内四川盆地西侧降水中心强度。研究发现,由于不同分辨率模式所刻画的地形特征不同,其通过地形作用模拟出的水平和垂直水汽通量辐合存在差异,进而影响横断山区降水的空间分布。大气环流模式对四川盆地西侧降水的模拟偏差可归结为垂直上升运动的垂直分布存在差异。相比于再分析资料,大气环流模式模拟的垂直上升运动可到达更高层大气(图1)。并且由于模式过高估计环流-降水反馈过程,模式结果在400hPa高度处出现了一个虚假的垂直上升运动中心(图1),进而造成了四川盆地西侧的降水偏多。

中国科学院A类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”为该成果的第一标注项目。

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图1 垂直水汽通量散度(填色)、垂直速度(黑线)和比湿(白线)在四川盆地西侧的经纬向垂直剖面图。

 

论文信息:Tao, W., G. Huang, W. Lau, D. Dong, P. Wang, and G. Wen, 2019: How can CMIP5 AGCMs’ resolution influence precipitation in mountain areas: the Hengduan Mountains? Clim. Dyn., online first, doi: 10.1007/s00382-019-04993-w.