【摘要】：土壤濕度是影響天氣和氣候的重要因子,其具有一定的“記憶性”,被認(rèn)為是次季節(jié)氣候可預(yù)測(cè)性的重要信號(hào)來(lái)源。目前針對(duì)氣候模式中土壤濕度初值影響的研究工作仍然相對(duì)較少,有必要開展更多探討。BCC_CSM模式是由國(guó)家氣候中心(BCC)研發(fā)的大氣、陸面、海洋、海冰多圈層耦合的氣候系統(tǒng)模式,是中國(guó)氣象局氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)的主要工具之一;認(rèn)識(shí)該模式土壤濕度初值條件的影響以及模式土壤溫、濕度本身的可預(yù)測(cè)性是評(píng)估、改進(jìn)業(yè)務(wù)模式預(yù)測(cè)性能的一大需求。鑒于此,本文基于BCC_CSM2_MR開展了多組試驗(yàn)去探討土壤濕度初值對(duì)土壤溫、濕度可預(yù)報(bào)性的影響,得到了如下結(jié)論:(1)由于真實(shí)的土壤濕度資料較為缺乏且其與模式之間可能存在不匹配的問題,本文利用NCEP大氣再分析資料和BCC降水融合資料強(qiáng)迫BCC_CSM(簡(jiǎn)稱Obs_Forcing試驗(yàn))得到一組土壤濕度模擬數(shù)據(jù)作為代用觀測(cè)資料和預(yù)測(cè)初值場(chǎng)。將Obs_Forcing試驗(yàn)結(jié)果與國(guó)家信息中心的陸面再分析資料進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),模式模擬的土壤濕度能夠刻畫出中國(guó)北方地區(qū)偏干、東南地區(qū)偏濕的氣候態(tài)分布特點(diǎn),以及淮河流域變率較強(qiáng)的特點(diǎn),與再分析資料的結(jié)果基本一致。這表明BCC_CSM在相對(duì)真實(shí)的大氣、降水資料驅(qū)動(dòng)下可以合理地模擬出土壤濕度的氣候態(tài)和變率特征。(2)分別將Obs_Forcing試驗(yàn)得到的每年5月1日土壤濕度及其多年氣候態(tài)值作為BCC_CSM的土壤濕度初值條件,開展了兩組回報(bào)試驗(yàn)(分別簡(jiǎn)稱Obs_Hindcast和Clim_Hindcast試驗(yàn))。Obs_Hindcast試驗(yàn)結(jié)果表明,不同層次的土壤濕度的可預(yù)報(bào)性存在明顯差異。在表層(0.007米),土壤濕度的可用預(yù)測(cè)技巧大約在3候左右,隨著深度的增加土壤濕度的可預(yù)報(bào)性時(shí)間也增長(zhǎng),在0.619米的層次上,其可預(yù)報(bào)性可達(dá)到月尺度以上。(3)Obs_Hindcast和Clim_Hindcast試驗(yàn)結(jié)果的比較表明,土壤濕度初值條件對(duì)于土壤濕度的預(yù)報(bào)技巧有明顯影響,Obs_Hindcast試驗(yàn)在預(yù)報(bào)開始時(shí)的技巧明顯高于Clim_Hindcast試驗(yàn)的技巧,但隨預(yù)測(cè)時(shí)間延長(zhǎng),初值的影響逐漸減弱,兩組試驗(yàn)的技巧漸趨一致;平均來(lái)看,初值對(duì)于預(yù)報(bào)技巧的影響時(shí)間在表層能達(dá)到2—3候左右,在0.619米層次上可達(dá)7候左右。(4)降水對(duì)不同層次的土壤濕度有著不同程度的影響。淺層(0.007—0.062米)土壤濕度受降水的影響較大,二者的變化特征存在1—2天的滯后關(guān)系,中層(0.366—0.619米)土壤濕度與降水變化之間則存在著5天左右的滯后關(guān)系。受降水和土壤濕度相互聯(lián)系方式的影響,淺層和中層土壤濕度預(yù)報(bào)技巧的變化也存在5天左右的時(shí)間滯后關(guān)系。(5)中國(guó)東部地區(qū)土壤溫度的可用預(yù)報(bào)技巧在表層約為2候左右,隨著深度的增加,預(yù)測(cè)技巧逐漸增加,在0.619米層次上分別可以達(dá)到5候左右。土壤濕度初值對(duì)模式土壤溫度預(yù)報(bào)技巧也有一定的影響,這種影響在表層可持續(xù)1—2候左右,并且存在明顯的區(qū)域差異。
【圖文】：

天氣、氣候現(xiàn)象及其影響因子的時(shí)間尺度（引自Hoskins，2013）

Hindcast 試驗(yàn)中土壤濕度初值的替換區(qū)域（18°N～45°N，105°了 Obs_Hindcast 和 Clim_Hindcast 試驗(yàn)初始化策略的比較。大氣和海洋上使用了相同的初始值，并且采用了相同的協(xié)調(diào)試驗(yàn)的差異在于所使用的土壤濕度初始值，所以其預(yù)報(bào)技巧上歸結(jié)為受到該區(qū)域土壤濕度初值的影響。_Hindcast 和 Clim_Hindcast 試驗(yàn)初始化所使用的資料分大氣 海洋 陸ast NCEP 的再分析場(chǎng)(T, U, V, Ps)BCC_GODAS+OISST (T, S, SST)模式在NC資料和降資料強(qiáng)迫
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S152

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2602662