CMA-GFS全球模式海洋邊界層高度的主要偏差特征
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國家重點研發計劃(2019YFC0214602、2017YFC1501902)和國家自然科學基金(41375107)資助


Evaluation of Marine Atmospheric Boundary Layer Height Predicted by CMA-GFS Global Model
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    摘要:

    海洋邊界層高度是表征海洋上空大氣的水汽、熱量、物質等垂直分布的重要特征量,同時在氣候、污染、模式預報上有關鍵作用。然而,利用海洋邊界層高度觀測對數值天氣預報模式進行診斷的研究很少。因此,本文利用2019—2020年GPS掩星資料計算出的海洋邊界層高度的分布特征,對CMAGFS全球模式的預報性能進行分析,同時借助ERA5再分析資料對CMA-GFS模式的偏差進行討論。主要結論如下:①CMA-GFS全球模式在西太平洋、南太平洋、南大西洋絕大部分海域預報的邊界層高度比較合理;②模式在熱帶輻合帶海域和南太平洋輻合帶存在高估預報,初步分析與模式對熱帶深對流的抬升凝結高度的預報偏高有關。③模式和ERA5在南半球層積云所在區域均存在邊界層高度預報偏低,初步分析可能是模式對南半球層積云頂輻射冷卻驅動的湍流擴散偏小造成。④模式在有云的大氣下主要呈現為預報偏高,中心值在200 m左右,而在晴空區域模式預報較為合理,偏差值范圍較小,ERA5也存在類似的特點。

    Abstract:

    The key roles of the Marine Atmospheric Boundary Layer Height (MABLH) in pollution, climate, and model forecasting have long been recognized. The paper describes the vertical distribution of water vapour, heat, and matter in the atmosphere over the ocean. However, the observed MABLH has rarely been used to evaluate numerical weather prediction models. Therefore, we compare the temporal and spatial characteristics of the bias in the MABLH in the ocean predicted by the CMA-GFS model with Global Positioning System occultation data from 2019 to 2020. We find that: (1) The MABLH predicted by the CMA-GFS global model in the Western Pacific, South Pacific, and South Atlantic is reasonable. (2) There is an overestimation of the MABLH over the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) and the South Pacific Convergence Zone (SPCZ). Preliminary analyses indicate that it may be due to the overestimation of the Lifting Condensation Level (LCL) by the Tropical deep Convection of the CMA-GFS model. (3) MABLH in the Southern Hemisphere Cumulus Region is underestimated by the CMA-GFS model, which may be due to inaccurate physical processes in the boundary layer parameterization. (4) There is an overestimation of the MABLH in a cloudy atmosphere, and the average bias is 200 m. The model forecast is more reasonable in a clear atmosphere, and ERA5 has a similar bias.

    參考文獻
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引用本文

龍海川,陳起英,朱克云,龔璽. CMA-GFS全球模式海洋邊界層高度的主要偏差特征[J].氣象科技,2022,50(6):793~801

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  • 收稿日期:2022-02-23
  • 定稿日期:2022-04-29
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  • 在線發布日期: 2022-12-30
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