青藏科考

积雪、湖泊方案改进有效改善青藏高原冷季降水模拟

文章来源 :
2020-11-09 14:41


青藏高原地势高耸,对全球天气气候有重要影响;加之冰川广布,雪山连绵,是亚洲主要河流重要的水资源供给地。全球变化背景下青藏高原气候变化称为全世界的关注焦点。然而,数据短缺成为阻碍青藏高原研究的瓶颈。基于地球物理过程的数值模拟是开展高海拔山区研究的重要手段,但是所有的全球气候模式和区域气候模式在青藏高原的模拟都极大地低估了气温,高估了降水。

为了减少青藏高原气候模拟的冷、湿偏差,任务一专题3复旦大学高艳红教授带领的研究团队开展了大量的分析和模式改进研究。通过调研发现,中国属于季风气候,夏季降水决定了全年水量,因此,以往诸多研究大多关注夏季降水的模拟。而青藏高原模拟的冷湿偏差主要发生在冷季。首先分析了气象台站积雪观测和五套卫星遥感监测数据,发现青藏高原积雪属于浅薄积雪,生命期一般不超过5天。而模式中使用的积雪参数化方案大多基于欧亚大陆积雪数据建立,欧亚大陆积雪为深厚积雪,生命期长,雪表反照率一般都大于0.8),而在青藏高原,积雪反照率一般不超过0.5。于是,基于观测的雪深资料优选陆面参数化方案,改进了积雪覆盖度的模拟,进而显著减小了地表温度模拟的冷偏差。

青藏高原拥有我国50%的湖泊面积,作为陆地上唯一的水体,湖表温度的处理对陆气相互作用的模拟,进而局地气候尤为关键。气候模式中对湖泊的处理通常有两种方式,一是采用最近点海温代表湖表温度,这种方式因其计算的高效而被广泛使用;近年来,随着高性能计算能力的提高,逐渐使用动态湖泊模式计算湖表温度。研究发现使用海温,显著夸大了湖表温度,是造成降水模拟高估的重要原因。使用观测资料校准的湖表温度可以显著较小降水模拟的湿偏差。

该研究有助于准确模拟青藏高原冷季降水,正确认识高海拔山区水循环。

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青藏高原年平均降水量的空间分布与模拟偏差