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1.
中尺度天气现象对人类的生产生活有重要影响,中尺度数值预报模式是进行数值天气预报的主要工具。受模式分辨率和对天气现象物理机制认识不足的限制,许多复杂天气过程只能用参数化方案来隐式表达,对参数化方案进行研究有助于推动中尺度数值预报模式的模拟和预报效果的不断优化。在探讨国内外典型中尺度数值预报模式特性的基础上,综述了积云对流参数化方案、云微物理参数化方案、边界层参数化方案、陆面过程参数化方案和辐射传输过程参数化方案的研究进展,比较了代表性参数化方案的理论基础和应用场景,发现对独立或组合参数化方案效果的对比试验和改进试验是该领域主要的研究范式。认为参数化方案未来将走向深入探讨各种天气现象的影响因素和物理机制,多要素、多尺度和多方案耦合,更加重视对“灰色区域”的模拟,应用选择更加多元化,并与机器学习技术融合的发展模式。 相似文献
2.
《地球科学进展》2020,(4)
大气边界层作为连接下垫面和自由大气的重要桥梁,不仅影响局地的各种天气过程的发展和演变,而且在区域和全球的天气和气候变化中也扮演着关键角色。鉴于大气边界层自身的复杂性,对其数值模拟一直以来都是大气数值模拟研究中的热点和难点。通过归纳近几十年来大气边界层数值模式发展经历的3个阶段,梳理了干旱半干旱区、青藏高原地区和城市复杂下垫面3个陆地气候关键区边界层过程,以及海洋上特殊的台风边界层数值模拟研究取得的重要进展;总结出当前大气边界层数值模拟研究所面临的5个亟待解决的关键科学问题:云与边界层相互作用、边界层参数化、模式分辨率、边界层资料同化以及边界层发展机制。并明确了该领域未来需要在加强不同类型大气边界层过程的认识、边界层底和顶界面交换过程的理解、特殊地区边界层发展机制的解释、边界层参数化方案的改进、大涡模拟在边界层模拟中优势的充分发挥等5个方面开展重点研究,以期能为今后更系统地开展大气边界层数值模拟及相关研究提供参考依据。 相似文献
3.
耦合冻土方案的大气模式对祁连山区春季土壤状况的模拟 总被引：7，自引：3，他引：4
对黑河流域上游山区水源涵养林区2003年春季土壤温度、湿度变化进行分析,运用耦合冻土参数化和没有耦合冻土参数化的大气模式MM5对该区春季过程进行了模拟,并与观测值进行对比,对模拟的产流量做了初步分析.结果显示:考虑冻土参数化方案对土壤温度模拟的改进主要体现在表层土壤,对深层土壤温度的模拟没有大的改进;考虑冻土参数化方案改进了对100 cm深度以内的土壤含水量的模拟,很大程度上缩小了模拟值与观测值之间的绝对误差.总体来讲,考虑了冻土参数化的模拟结果在一定程度上改进了模式对黑河流域上游季节冻土区土壤温、湿状况的模拟,在一定程度上逼近祁连山区的春季土壤状况.考虑冻土参数化和没有考虑冻土参数化对产流量的模拟表明,冻土参数化对产流量模拟有很大影响,冻土形成的不透水层可以产生更多的地表径流.尽管考虑冻土参数化过程对模拟结果有一定程度的改进,但模拟结果与实测结果还是有一定差距的.因此,进行寒区冻土过程模拟时,还需要进一步对土壤信息、模式物理过程,大气背景场驱动数据以及局地因素进行详细而精确的考虑,以期进一步提高模式在寒区的模拟性能,特别是为高寒山区无观测地带陆气相互作用研究提供依据. 相似文献
4.
5.
在Kuo-Anthes垂直对流参数化方案和Nordeng倾斜对流参数化方案基础上,提出了垂直-倾斜对流一体化参数化方案,在引入MM5模式后,对1999年6月发生在长江流域的一次大尺度带状强降水过程进行了数值模拟及敏感性试验。结果表明:在模式中引入倾斜对流参数化方案,可有效改进模式模拟的降水强度和位置,加快形成锋面附近的垂直环流并使之得到增强,模拟结果更接近实况。同时也表明,在模拟和预报具有对称不稳定的天气系统时,在模式中考虑倾斜对流参数化方案是必要的。 相似文献
6.
城市陆面过程与边界层结构研究 总被引：6，自引：1，他引：5
通过城市边界层观测、卫星遥感以及城市边界层数值模拟等途径,获取对城市陆面过程特性的认识,研究建立精细城市边界层模式,引入合理城市区陆面过程参数化方案,并进行城市边界层结构影响研究。研究结果表明：①城市下垫面能量平衡过程迥异于自然地表,引入合理的参数化方案是改善数值模拟性能的关键。②高分辨卫星观测信息是认识城市地表参数状况及其变化的有效途径。 ③人为热排放参数化方案的合理引入是准确描述地表能量平衡过程的又一重要课题。需根据实际情况确定人为热排放的引入方案及量值变化。④应从合理描述城市建筑物下垫面对热力输送及大气动力场的影响出发,研究建立了多层城市冠层模式。⑤应建立更完善的多尺度城市边界层模式系统并引入更新的城市效应参数化方案和数据同化处理,以增强并完善城市边界层数值模拟能力。 相似文献
7.
大气数值模式中城市效应参数化方案研究进展 总被引：5，自引：0，他引：5
介绍了对城市效应影响大气运动的物理过程,以及在不同尺度大气模式中如何合理考虑这些物理过程,对进一步发展完善城市效应参数化方案中亟待解决的问题及困难作了论述,并着重强调了不同城市冠层参数化方案的优缺点。结论认为,随着城市的扩张,城市效应对大气运动的影响是数值模拟研究中一个不可或缺的物理过程,城市冠层模式的引入可以有效地提高数值模拟效果。对于不同尺度的数值模拟研究工作,应该采取不同的城市效应影响方案。目前,由于冠层模式中涉及的物理过程十分复杂,冠层模式还有待进一步完善,此外冠层方案的验证工作,尤其是应用城市地表能量平衡观测资料进行的验证工作还应该进一步深入开展。 相似文献
8.
冰川-冰湖耦合过程是冰冻圈物质与能量循环的重要组成部分,系统刻画冰川演化与冰湖发育过程的相互作用机制,对于完善冰冻圈科学理论体系和认知冰川作用区变化规律、水循环模式和灾害效应具有重要意义。本文立足山地冰川演化和冰湖发育过程,系统归纳了冰川-冰湖相互作用研究进展,剖析了冰川作用与冰湖发育耦合机制及相关模型的应用,并对现有冰川演化与冰湖发育过程耦合机制研究存在的不足与挑战进行解析和总结。冰川-冰湖耦合过程的深入研究有助于提高数值模拟的可信度与精度,为评估冰川-冰湖耦合过程影响、建立灾害监测预警体系和采取适应性措施提供数据与理论基础。 相似文献
9.
分布式水文模型通过参数化方案处理参数空间异质性对水文模拟的影响。针对目前参数化方案对山区流域参数垂向差异考虑不足的问题,开展了三维参数化方案研究,建立了基于垂直地带性的三维参数化方案,针对性地改进了WEP-L模型,并以密云水库上游流域为例对方案效果进行了分析。结果表明：（1）和以往二维参数化方案相比,三维参数化方案可大幅提升分布式水文模拟精度,流域内主要控制站近60年逐月实测径流过程模拟效果得到有效改善;（2）模拟精度提高的主要原因是改进后方案同时考虑了植被类型垂直地带性及海拔高度对参数空间分布的影响。 相似文献
10.
区域中尺度模式云微物理参数化方案特征及其在中国的适用性 总被引：3，自引：0，他引：3
云微物理参数化方案在数值模式中起着重要的作用,是影响数值天气预报和气候预测准确性的最大因素。系统回顾了中尺度数值模式中云微物理参数化方案的研究进展,并统计分析了最近十余年云微物理参数化方案在中国范围内的敏感性试验研究成果。Lin方案和Rutledge-Hobbs方案奠定了中尺度模式中云微物理参数化方案的基础,其他方案都是直接或间接在这2个方案的基础上从多方面改进而形成的。这些改进主要体现在:①水凝物粒子分类数目;②冰核活化;③粒子谱分布描述函数;④粒子谱截距的取值;⑤粒子间相互转换阈值大小的设定。中国范围内云微物理参数化方案敏感性试验研究成果统计表明,使用WRF模式中Lin方案的模拟效果较好,MM5模式采用Goddard和Reisner方案效果较好。 相似文献
11.
冻土-气候关系模型评述 总被引：32，自引：12，他引：20
冻土-气候关系模型是目前冻土学领域的研究热点,评述了冻土对气候系统的响应模型以及陆面过程模型中的各种冻土参数化方案.建立在传热学基础上的物理模型具有动态性、普适性的优点,适合于冻土工程计算,当把它们推广到面上时,需要对其进行简化.经验模型大都只使用有限的变量,与地理信息系统结合紧密,因此模型具有空间性,较为适合于冻土制图.陆面过程模型中的冻土参数化目前有3类方法:1)限定或修正水热参数;2)比较单位土层中耗热或放热量与可耗热或可放热量而计算产冰率;3)使用土壤基质势定义土壤冻结后的未冻水含量.现有的陆面过程模型中的冻土参数化方案需要进一步的改进. 相似文献
12.
现阶段使用遥感数据监测湖冰物候特征已成为主要的技术手段。NPP-VIIRS是一个较新的卫星数据,它具有空间分辨率较高、波段数多、重访周期短等优点,使用该数据提取湖冰信息是对该领域的一个有益补充。基于NPP-VIIRS数据利用阈值法对拉昂错、玛旁雍错、佩枯错、普莫雍错等典型湖泊进行湖冰提取。获得四个湖泊逐日的冻结百分比,并分析了四个湖泊的冻融特征。结果表明：使用NPP-VIIRS能较好的提取湖冰信息;该地区湖泊冻融过程有风向蔓延和水流向加风向蔓延两种。气温（年负积温）是影响该地区湖冰面积最主要的因素,冻融过程主要受到风向、注入径流影响,地热资源也是影响因素之一。 相似文献
13.
青藏高原热喀斯特湖演化及其对多年冻土的热影响模型计算研究北大核心CSCD 总被引：1，自引：0，他引：1
青藏高原热喀斯特湖分布广泛,近年来在气候变暖背景下快速发展。热喀斯特湖的形成和发展与地下冰含量及气候变化有着密切关系,强烈影响多年冻土的热稳定性。为了更深入理解在气候变暖背景下热喀斯特湖的发展及其对下伏多年冻土的影响,以青藏高原北麓河地区一个典型热喀斯特湖的长期监测数据为资料,发展了耦合大气—湖塘—冻土三个过程要素的一维热传导模型,模拟了四种不同深度热喀斯特湖在气候变暖背景下的发展规律及其对多年冻土的热影响。结果表明:浅湖(<1.0m)在目前稳定气候背景下处于较稳定状态,湖冰能够回冻至湖底,对下伏多年冻土影响较小;较深湖塘(≥1.0m)冬季不能回冻至湖底,湖深不断增加,且底部在50年内将会形成不同深度的融区。随着气候变暖,热喀斯特湖的热效应显著,深度快速增加,较深湖塘的最大湖冰厚度减小,底部多年冻土快速融化形成开放融区。研究将有助于理解气候变化对青藏高原多年冻土区地貌演化及水文过程的影响。 相似文献
14.
Juske Horita 《Aquatic Geochemistry》2009,15(1-2):43-69
Isotopic fractionations associated with two primary processes (evaporation and freezing of water) are discussed, which are responsible for the formation and evolution of saline lakes in deserts from both low-latitude and the Polar regions. In an evaporative system, atmospheric parameters (humidity and isotopic composition of water vapor) have strong influence on the isotopic behavior of saline lakes, and in a freezing system, salinity build-up largely controls the extent of freezing and associated isotope fractionation. In both systems, salinity has a direct impact on the isotopic evolution of saline lakes. It is proposed that a steady-state “terminal lake” model with short-term hydrologic and environmental perturbations can serve as a useful framework for investigating both evaporative and freezing processes of perennial saline lakes. Through re-assessment of own work and literature data for saline lakes, it was demonstrated that effective uses of the isotope activity compositions of brines and salinity-chemistry data could reveal dynamic changes and evolution in the isotopic compositions of saline lakes in response to hydrologic and environmental changes. The residence time of isotopic water molecules in lakes determines the nature of responses in the isotopic compositions following perturbations in the water and isotope balances (e.g., dilution by inflow, water deficit by increased evaporation, and/or reduction in inflow). The isotopic profiles of some saline lakes from the Polar regions show that they switched the two contrasting modes of operation between evaporative and freezing systems, in response to climate and hydrological changes in the past. 相似文献
15.
Shouliang Huo Beidou Xi Jing Su Zhuoshi He Fengyu Zan Hong Yu 《Environmental Earth Sciences》2014,71(3):995-1005
Establishing reference conditions for regional lakes is necessary to assess human impact on aquatic ecosystems, protect water quality and biotic integrity. The northeast eco-region lakes often present a marked seasonal variability in hydrological, biological and geochemical processes, which could affect physico-chemical variables, chlorophyll-a and Secchi depth reference conditions. Reference conditions were calculated using two different methods: lake population distribution method and trisection method. General physico-chemical reference conditions (pH, conductivity, BOD and nutrients) and chlorophyll-a, and Secchi depth reference conditions were established using the two approaches combined with the analysis of seasonal variability for each parameter for shallow and deep lake types in the northeast eco-region lakes. The results indicated that depth was an important factor affecting physico-chemical variables, chlorophyll-a and Secchi depth reference values. Moreover, the seasonal differences in parameters were also assessed using a non-parametric repeated measure ANOVA (Friedman test) in the shallow and deep lakes. Some parameters showed a seasonal variability for shallow and deep lakes. The least restrictive reference values of the four seasons were proposed to simplify the water quality assessment for regional lake management goals. These results indicated that the 50th percentile (median) value from the best one-third of the nutrient-concentration data distributions is more appropriate for the northeast eco-region lakes. 相似文献
16.
论成油和成煤的若干基本条件--以云南三个湖泊为例 总被引：1，自引：0，他引：1
本文以云南三个湖泊水生生物的数量和质量、沉积环境与有机质的关系、有机质埋藏初期和成岩早期的演化趋势等方面,着重讨论了成油和成煤的基本条件,并联系我国新生代成油成煤的有关条件,提出六点主要认识:1.成油、成煤必须具有构造条件;2.湖泊所处气候带必须适中;3.湖水须属富营养型;4.成煤与成油要求湖水深度不同;5.湖水的氧化还原状况;6.成煤还需没有陆源碎屑物质的补入。 相似文献
17.
中国淡水湖泊沉积物地球化学背景与环境质量基准建立的思考 总被引：1，自引：0，他引：1
利用中国150余个淡水湖泊表层沉积物和深层沉积物的地球化学数据,采用中位数绝对中位差的方法统计获得了中国主要淡水湖泊沉积物的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、TN、TP、TOC及pH的地球化学背景值,为我国湖泊沉积物环境质量基准的建立和湖泊生态环境质量监管提供了重要依据。统计结果表明,我国表层湖泊沉积物中的As、Cd、Hg等重金属元素以及TP、TOC等发生了显著富集,显示出强烈的人类活动对湖泊沉积物环境质量的改变。在探讨国外环境质量基准值对我国淡水湖泊沉积物环境质量评价适应性的基础上,提出直接采用国外相关标准还不能客观评价我国湖泊沉积物的污染程度和生态风险,应充分考虑我国湖泊沉积物的地球化学背景,建立适应我国情况的沉积物环境质量基准。 相似文献
18.
John Pickard 《Quaternary Research》1983,20(1):105-109
Pingos, or ice-cored mounds, are described for the first time from Antarctica and for the first time on ice-cored moraine. Seven pingos up to 4 m high and 12 m in diameter occur on former dering of lakes on the moraine exposes water-saturated sediments to freezing and consequent lake sediments on Flanders Moraine, Vestfold Hills, Antarctica (68°40'S 78°00'E). Lateral wandering formation of closed-system pingos. The pingos are probably only a few hundred years old. The apparent absence of pingo scars in the Southern Hemisphere may be due to lack of suitable substrates, rather than to unsuitable climatic conditions. 相似文献
19.
陆面模式中土壤冻融过程参数化研究进展 总被引：21，自引：0，他引：21
土壤冻融过程在寒区水文和气候系统中有着重要作用。陆面模式中土壤冻融过程的参数化对模式的设计和模拟结果有着关键作用。通过对广泛应用的Bucket，SIB，BATS，VIC，BEAS， LSM等几种主要的陆面模式中的冻融过程参数化方案进行了总结和比较。首先，详尽地描述了土壤冻融与气候变化的数值模拟研究，总结和评述了土壤冻融过程对气候变化的作用。其次，对几种主要的陆面过程模式在土壤水热参数化方案中对冻融过程的考虑及其特点进行了比较和讨论。还对冻结深度和冻结周期的预报模式进行了简介，最后对该领域当前面临的主要研究问题进行了探讨和阐述。 相似文献
20.
Review of Development and Application of High Resolution Global Climate System Model 总被引：1，自引：0，他引：1
Climate models have been used as an important tool to quantitatively study climate variability and to predict or project climate change in the future. One of the most important pathways for development and improvement of climate system model is to increase the spatial resolution and improve the corresponding physical parameterization schemes, which is very important for understanding climate change and improving climate prediction skill. Based on a brief introduction of the importance of developing high-resolution global climate system model, a review of recent progresses in the development and application of high-resolution models was summarized. The paper also introduced the current situation and problems for the development and evaluation of high-resolution models and focused on the key scientific and technical bottlenecks which restrict the development of high-resolution models, including the development of dynamic framework of the high-resolution ocean and atmospheric models and massive high performance parallel computing, the improvement of the sub-grid physical parameterization scheme, and mesoscale air-sea interaction. Meanwhile, the scientific objects and experiments design of the international high resolution climate model intercomparison project (HiResMIP) of the coupled model intercomparison project phase 6 (CMIP6) was introduced. Finally, we prospect the future developments and evaluations of high-resolution climate models in China was proposed. 相似文献