【摘 要】
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冰云的模拟是气候模式云微物理方案中的薄弱环节。本研究基于通用大气模式(Community Atmosphere Model,CAM)中使用的双参数云微物理方案(MG方案),将其中用于描述冰晶半径分布的谱形参数()从默认为零拓展为可调参数,进而研究对冰相云微物理过程、云特征、云辐射强迫、降水以及人为气溶胶通过冰云间接效应的影响。在给定冰晶谱中截距和斜率参数的情况下,离线测试与相关微物理过程公式。结果
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冰云的模拟是气候模式云微物理方案中的薄弱环节。本研究基于通用大气模式(Community Atmosphere Model,CAM)中使用的双参数云微物理方案(MG方案),将其中用于描述冰晶半径分布的谱形参数()从默认为零拓展为可调参数,进而研究对冰相云微物理过程、云特征、云辐射强迫、降水以及人为气溶胶通过冰云间接效应的影响。在给定冰晶谱中截距和斜率参数的情况下,离线测试与相关微物理过程公式。结果发现:增大将使冰晶的粒径分布离散程度减小,进而对冰晶的沉降过程、贝吉龙过程、冰晶向雪花的自动转换等云微物理过程产生显著影响。利用通用大气模式的单柱版本(Single Column Atmosphere Model,SCAM5)将MG方案进行扩展和试验,模拟结果显示:增大将不利于冰晶向雪的自动转化从而导致冰晶质量平均半径增加。同时,这些云微物理过程与冰晶质量平均半径是正相关关系。因此,将对云微物理过程产生复杂的影响。利用CAM5(全球)模式并设计三组试验研究的敏感性:直接将拓展后的MG方案放入CAM5中,分别取为0、1、3和5进行模拟,并输出相关云微物理过程变量。模拟结果发现:可以通过影响冰相云微物过程进而显著改变模式对云气候特征的模拟。其中,从0增大到5,全球平均云冰含量将从0.8增加到1.788)2)8),高云云量从27.63%增加到32.88%,总降水量从2.97减少到2.778)8)(9(6。在之前试验基础上,将使用于辐射模块的冰晶有效半径变为可调。模拟结果发现:通过冰晶有效半径对云微物理过程的影响较弱。的增加,使得热带高层云量增加从而减少向外长波辐射,使高层大气升温,进而对热带对流性降水有明显影响。使用工业前和当今气溶胶排放数据,研究对于人为气溶胶通过冰云的气候效应的影响。模拟结果发现:增大使高层云量增加并引起升温,进而影响冰晶核化过程,使得云冰数量明显减少。综合上述分析表明,对气候模式模拟结果对非常敏感,有必要对气候模式云微物理方案中的进行更加细致地描述。
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