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积云对流参数化方案对大气含水量及降水的影响被引量：19: 2007年; 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室所发展的高分辨率全球大气环流谱模式SAMIL,自从发展成R42L26新版本之后,显示出对全球气候基本态的模拟能力,但模式对流层低层以及热带地区整层偏干,且对热带地区的降水模拟存在"双赤道辐合带"这一普遍误差,在赤道地区以及北半球中纬度降水偏少,而在拉丁美洲降水偏多。敏感性试验表明这些误差是相互联系的。通过将700 hPa以下的相对湿度趋近于"观测资料"的试验显示模拟的降水误差减小了。据此,对Tiedtke积云对流参数化方案中的浅对流部分进行修改,增加了浅对流的侧向混合的卷入以及卷出率,并减小了对流方案中的云水-雨水的转换率,将其耦合到模式中。积分结果表明,修改后的方案明显改进了湿度和温度场的模拟,对降水的模拟能力有了很大的提高,基本消除了"双赤道辐合带"现象。; 刘屹岷刘琨吴国雄; 关键词：大气环流模式积云对流参数化方案

中尺度海-气耦合模式GRAPES_OMLM对台风珍珠的模拟研究被引量：4: 2012年; 利用全球/区域同化与预报系统GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)和改进的Mellor-Yamada型海洋混合层模式OMLM(Ocean Mixed Layer Model),建立了一个新的中尺度海-气耦合模式GRAPES_OMLM,并利用该模式对发生于南海的台风珍珠(0601)进行了模拟研究,检验了GRAPES_OMLM对台风的模拟性能,并分析了局地海-气相互作用对台风的影响。结果表明,GRAPES_OMLM基本能模拟出台风天气过程中的主要物理过程。考虑了海-气相互作用的耦合试验所模拟出的台风强度、近台风中心最大风速以及台风后期移动路径,相对于两组控制试验(单独大气模式)的模拟结果都有较大的改进。而且,采用逐日变化海表温度作为下边界条件的控制试验2的模拟结果相对于SST不变的控制试验1更接近观测。耦合模式GRAPES_OMLM能较好地模拟出台风过境海表温度的变化,台风珍珠在其路径右侧有超过4.0℃的降温。SST的变化和海表风应力的变化呈反相关系,风应力的增大伴随着海洋近表层湍流动能(TKE)的加强,大风动力作用是SST降低的主要原因。SST的降低致使海洋向台风输送的热通量减少,进而削弱了台风的强度并改变台风环流结构,同时通过改变位势涡度趋势的一波结构(WN-1)来影响台风的移动路径。; 王子谦段安民郑永骏刘琨梁旭东马光; 关键词：台风模拟

CMA-GFS V4.0模式关键技术研发和业务化被引量：4: 2023年; 针对CMA-GFS V3.3强降水预报偏弱、西北太平洋副热带高压等天气系统预报衰减偏快以及模式计算效率偏低等问题,对模式物理过程与动力框架关键技术开展研发改进。在预报性能方面,通过在云微物理方案中增加霰粒子相关的微物理过程、调整蒸发速率,并在积云对流方案中改进触发条件、卷入率、准平衡闭合假定等关键因子的参数化方法,缓解模式强降水预报不足和小雨过多的问题;采用质量守恒修正算法解决模式长时间积分质量损失问题,改善天气形势预报。在计算效率方面,研制二维参考廓线方案延长模式积分时间步长,开发预条件经典斯蒂菲尔迭代(PCSI)算法提高Helmholtz方程的求解效率,对辐射方案、预估-修正算法等进行计算效率优化。通过上述关键技术的研发和应用,CMA-GFS在降水和天气形势方面的预报技巧得到显著提升,计算效率提高1/3左右,满足模式在0.125°分辨率下业务运行的时效要求,为CMA-GFS V3.3升级到V4.0奠定了基础。; 张进孙健孙健孙健沈学顺苏勇马占山张红亮蒋沁谷刘奇俊张红亮金之雁陈峰峰李喆刘琨; 关键词：云微物理对流参数化

大气粒子散射相函数的参数化方案比较及其改进: 2016年; 大气粒子散射相函数的参数化是大气辐射传输参数化的重要组成部分。文中全面比较了大气粒子的HenyeyGreenstein(HG)方案和双Henyey-Greenstein(DHG)方案,并在四流球谐函数展开累加法中,应用这两种相函数参数化方案计算气溶胶、云、霾粒子的反射率、透射率或吸收率。该研究结果表明:HG方案无法表现相函数的后向峰值,因而其计算的大气粒子反射率和透射率精度较差;DHG方案能较好地表征相函数的整体特征,但是该方案计算的相函数易出现后向异常峰值或为负值,并导致计算得到的气溶胶、云、霾粒子的反射率和透射率精度甚至会低于HG方案。对DHG方案进行进一步研究,提出了改进的DHG方案(MDHG)。MDHG方案计算结果稳定,并能很好表征相函数的前向和后向峰值的特征,其计算的大气粒子的反射率和透射率精度也较高。因此,MDHG方案是一种理想的相函数参数化方案。; 刘琨张峰吴琨周秀骥张华刘仁强; 关键词：参数化

两种对流参数化方案下降水和潜热加热空间结构的模拟及其影响被引量：4: 2012年; 利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)新版大气环流模式SAMIL(Spectral Atmosphere Model of IAP LASG),分析比较了Manabe和Tiedtke两种对流方案对降水和潜热加热空间结构的模拟性能.结果表明,Tiedtke方案模拟的对流降水偏强,层状降水偏弱,致使层状降水占总降水比例低于观测.与此相比,Manabe方案较为合理地再现了沿赤道的层状降水中心,但其模拟的孟加拉湾降水中心向东向北伸展,在高原下游有虚假强降水出现.通过比较两种对流方案模拟的潜热加热空间结构,结果表明Tiedtke方案的模拟结果远较Manabe方案合理,表现为与观测一致的位于对流层中层的对流加热峰值,以及0℃层之上的层状加热与其下的冷却.而Manabe方案模拟的对流加热峰值所在高度较观测偏低,大致位于700 hPa.另外对于层状加热,Manabe方案模拟不出0℃层以下的冷却,而表现为整层加热.温度、比湿等要素的Taylor图表明:Tiedtke方案的模拟结果与ERA40,NCEP再分析资料的相关系数更高,尤其是对流层高层200 hPa温度的模拟.文中同时提出Tiedtke方案下层状降水模拟失真的可能原因是层状降水方案忽略了积云对流过程中卷出水凝物的影响,该猜想通过敏感性试验得到证实.; 王晓聪包庆刘琨吴国雄刘屹岷; 关键词：对流降水 SAMIL

GRAPES_GFS全球中期预报系统的研发和业务化: 该文回顾了中国气象局全球中期数值天气预报系统GRAPES GFS的研发历程,重点介绍了近年来在GRAPES_GFS研发过程中的重要进展,概要阐述了这些进展对GRAPES_GFS业务化的贡献.动力框架方面的改进主要包括位温...; 沈学顺苏勇胡江林王金成孙健薛纪善韩威张红亮陆慧娟张华陈起英刘艳刘奇俊马占山金之雁李兴良刘琨赵滨周斌龚建东陈德辉王建捷; 关键词：动力框架三维变分同化

GRAPES_GFS全球中期预报系统的研发和业务化被引量：73: 2017年; 该文回顾了中国气象局全球中期数值天气预报系统GRAPES_GFS的研发历程,重点介绍了近年来在GRAPES_GFS研发过程中的重要进展,概要阐述了这些进展对GRAPES_GFS业务化的贡献。动力框架方面的改进主要包括位温垂直平流的算法、极区滤波方案、标量平流方案、垂直速度衰减(damping)算法、提高模式分辨率等,改善了模式框架的稳定性、计算精度以及质量守恒性。物理过程方面的改进主要包括RRTMG辐射方案、CoLM陆面过程方案、积云对流、边界层过程、双参数云物理方案,以及物理过程的调用计算等,全面提升了模式物理过程的预报能力。全球三维变分同化方面,研发了模式空间三维变分(3DVar)系统、资料质量控制和偏差订正技术、卫星资料同化方面的相关技术等。同时,对目前GRAPES_GFS2.0的预报能力进行了评估,总体来说.该系统各项预报指标全面超越GRAPES_GFS1.0,与T639相比等压面要素预报在对流层也有明显优势,降水、2 m温度等预报也优势明显。; 沈学顺苏勇胡江林王金成孙健薛纪善韩威张红亮陆慧娟张华陈起英刘艳刘奇俊马占山金之雁李兴良刘琨赵滨周斌龚建东陈德辉王建捷; 关键词：动力框架三维变分同化

SAMIL模式中Tiedtke积云对流方案对热带降水模拟的影响被引量：5: 2010年; 目前,大多数全球耦合模式及大气环流模式在降水模拟中普遍存在不同程度的"热带偏差"问题,中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室所发展的全球大气环流谱模式SAMIL-R42L26也存在这一现象,主要表现在SPCZ(南太平洋辐合区)降水过强且过分东伸、赤道附近降水偏少等方面。本文通过修改SAMIL中的积云对流方案有效地削弱了这一偏差,并进一步探讨其原因,发现对流方案修改后,改变了对流层低层至地面的温度分布状态,进而影响了风速及散度场的模拟,最终通过垂直速度的调整反作用于对流过程。比较修改前后对流过程云底质量通量,发现修改后的方案主要通过削弱浅对流来提高热带降水的模拟性能。; 刘琨刘屹岷吴国雄; 关键词：大气环流模式降水

雪的反射率模型研究: 雪表面的反射率较高，其值的细微变化即影响全球气候，在当前全球气候变暖的大背景下，建立一个准确、高效的计算雪的反射率的模型迫在眉睫。以建立这一模型为前提，研究从以下三部分展开:　　1.利用Mie散射理论，从雪的光学特性出发...; 刘琨; 关键词：反射率微扰理论

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刘琨

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