模式分辨率和云水自动转化率对气溶胶气候效应数值结果的影响

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lionsky
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模式分辨率和云微物理参数化方案作为影响模式模拟结果的重要因素,它们对气溶胶间接效应的影响还未充分了解。本文利用地球系统模式(CESM)中的大气模块CAM5.3在三种分辨率和五种云水自动转化率下,分别采用2000年和1850年气溶胶排放源资料进行试验,分析提高模式分辨率以及改变云水自动转化率对模式模拟能力的影响,进一步分析不同分辨率和云水自动转化率下气溶胶气候效应的异同,探索它们对气溶胶气候效应数值结果的影响。在不同分辨率的数值试验中,通过观测资料与模式结果对比发现,提高分辨率可以明显改进模式对总云量、云短波辐射强迫的模拟能力,0.5°分辨率下模拟结果与观测更接近,其它变量并无明显改善。在不同分辨率下,全球平均的气溶胶气候效应表现较一致,总云量、云水路径均增加,云短波和长波辐射强迫均加强,而云顶的云滴有效半径、地面气温和降水均减少。不同分辨率下,气溶胶增加引起的垂直积分的云滴数浓度、云水路径、地面温度、云短波和长波辐射强迫的变化的纬向平均分布形势相似但大小存在一定差异;而降水和云量的变化的纬向分布形势与大小均存在较大差异。全球平均而言,不同分辨率下的气溶胶短波间接辐射强迫在-1.62~-1.75 W/m~2之间,变化幅度为7.4%。在不同云水自动转化率的数值试验中,结果显示模拟的垂直积分的云滴数浓度、云水路径、云短波辐射强迫对云水自动转化率的改变具有较高的敏感性,而其余变量在不同方案间的差异较小。与观测资料对比发现,具有较高转化率的ZL20方案可以显著降低低纬度地区云水路径被高估的现象。综合60°S-60°N的结果来看,SB01_C与KK00方案对总云量、云的短波和长波辐射强迫的模拟结果与观测更接近。在不同云水自动转化率下,全球平均的气溶胶气候效应表现较一致,各物理量的变化在数值上存在一定差异,但云量和降水的变化在区域尺度上存在较大的不确定性。各方案模拟的气溶胶短波间接辐射强迫在-1.58~-2.08W/m~2之间,变化幅度为24%。总体来看,提高模式分辨率和改变云水自动转化率可以改进模式对部分物理量的模拟效果。气溶胶的气候效应在不同分辨率和云水自动转化率下表现较一致,但云量和降水的变化在区域尺度上还存在一定不确定性。从气溶胶短波间接辐射强迫的变化幅度中,可以发现改变云水自动转化率对气溶胶间接效应的影响远大于提高模式的水平分辨率。
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