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BCC-CSM模式土壤分层及其冻融砾石参数化集成方案对青藏高原土壤水热输送的模拟研究
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作者 杨发利 杨显玉 吕世华 《高原气象》 北大核心 2025年第3期563-577,共15页
本研究旨在通过采用一种新颖的土壤分层及其冻融砾石参数化集成方案,以增强对青藏高原土壤水热过程的模拟精度。鉴于该地区独特的地理形态和复杂的气候条件,传统的数值模式在准确模拟方面面临挑战。新方案结合了土壤冻融参数化方案、土... 本研究旨在通过采用一种新颖的土壤分层及其冻融砾石参数化集成方案,以增强对青藏高原土壤水热过程的模拟精度。鉴于该地区独特的地理形态和复杂的气候条件,传统的数值模式在准确模拟方面面临挑战。新方案结合了土壤冻融参数化方案、土壤砾石参数化方案以及土壤垂直离散化方案,更全面地考虑了青藏高原土壤的特性和地形的复杂性。为验证所提出方案的有效性,本研究采用国家地球系统模式中心的BCC-CSM大气环流模式对集成方案进行了测试和评估。模拟结果显示,通过耦合土壤冻融和砾石参数化方案,土壤水热分布的模拟效果得到了显著提升,尤其是在冬季和土壤深层效果较明显。在此基础上,对土壤分层进行加密(分别增至20层和30层),进一步优化了青藏高原土壤温度和湿度的模拟结果。结果显示,加密至30层的集成方案模拟效果最佳,20层方案次之。该方案显著降低了土壤温度模拟的偏差和均方根误差,尤其在青藏高原中西部,且冬季模拟效果优于夏季。尽管土壤湿度模拟效果不如温度,但加密方案仍一定程度上减少了误差,且浅层土壤模拟效果更佳。土壤分层加密提高了模拟值与我国第一代全球大气和陆面再分析产品(Chinese Atmospheric Reanalysis,简称CRA)之间的相关系数,增强了模拟与观测的一致性,尤其在青藏高原中部和西部。本研究不仅为深入理解青藏高原土壤水热过程的机理和特性提供了新的视角,而且为未来的气候模拟和预测工作提供了关键的方法论和技术支持。此外,本研究提出的集成方案对于其他高原地区土壤水热过程的模拟也具有参考价值,并有望在更广泛的领域得到应用和推广。 展开更多
关键词 青藏高原 土壤水热 模式土壤分层 冻融砾石参数化 bcc-csm模式
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基于BCC-CSM2-MR模式的开都河流域未来气温降水趋势分析及径流模拟
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作者 宋昱锋 陈伏龙 +4 位作者 陈红波 丁占涛 吴国洋 罗鑫 黄森 《水电能源科学》 北大核心 2024年第9期1-5,共5页
径流的趋势变化影响着流域居民的生产生活,在全球变暖的背景下分析流域未来气候变化和径流演变趋势对指导流域生产生活有着重要意义。为此,以国家气候中心研发的BCC-CSM2-MR模式作为气象数据,分析了开都河流域未来不同排放情景下降水和... 径流的趋势变化影响着流域居民的生产生活,在全球变暖的背景下分析流域未来气候变化和径流演变趋势对指导流域生产生活有着重要意义。为此,以国家气候中心研发的BCC-CSM2-MR模式作为气象数据,分析了开都河流域未来不同排放情景下降水和气温的变化情况,并以此数据驱动SWAT模型模拟了不同气候情景下径流变化情况。结果表明,在4种气候情景下流域平均气温均有所上升,其中SSP5-8.5情景下气温上升最为明显,降水则会出现一定波动,流域未来径流在枯水期差异较小,径流受气候变化影响的差异主要体现在汛期。 展开更多
关键词 bcc-csm2-MR模式 开都河流域 SWAT模型 趋势分析 径流模拟
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BCC-CSM2-MR模式对中国陆面过程模拟能力评估 被引量:11
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作者 谭洁 黄安宁 +4 位作者 史学丽 张宇 张艳武 曹璐 吴阳 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第5期1335-1347,共13页
利用BCC-CSM2-MR模式(北京气候中心-气候系统模式第二版本-中等分辨率)参与CMIP6(第六次国际耦合模式比较计划)的历史试验模拟数据,与GLDAS(全球陆地资料同化系统)数据集和站点观测资料进行比较,系统评估了BCC-CSM2-MR模式对中国地区地... 利用BCC-CSM2-MR模式(北京气候中心-气候系统模式第二版本-中等分辨率)参与CMIP6(第六次国际耦合模式比较计划)的历史试验模拟数据,与GLDAS(全球陆地资料同化系统)数据集和站点观测资料进行比较,系统评估了BCC-CSM2-MR模式对中国地区地表温度、上层(0~10 cm)土壤湿度、地表能量平衡分量等陆面变量的模拟能力,并进一步探讨了引起模式偏差的原因.结果表明:模式可以较好地模拟出各陆面变量的空间分布形势及变率,但在强度上还存在不同程度的偏差.与GLDAS数据相比,除对东南地区夏季地表温度有所高估外,模式在全年大部分时间低估了中国大部分区域的地表温度,尤其对青藏高原地区冬春季地表温度的低估显著,进一步误差分析发现,模式对东南地区夏季降水的低估导致了对向下短波辐射的高估,进而造成了对地表温度的高估,而模式对青藏高原地区地表反照率的高估导致了对向下净短波辐射的低估,最终引起了对地表温度的低估,尤其在冬春季更加明显.另外,模式在所有季节均明显低估了东南地区的上层土壤湿度,而高估了青藏高原地区冬春季的上层土壤湿度,这主要由于模式对降水的模拟偏差所致,而模式对青藏高原地区冬春季上层土壤湿度和10 m风速的高估又共同引起了对地表向上潜热通量的高估. 展开更多
关键词 青藏高原 bcc-csm2-MR模式 模式评估 陆面过程 中国地区
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BCC-CSM2-MR模式对东亚冬季风气候特征的模拟评估 被引量:1
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作者 邹星捷 朱丽华 《西南大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期182-191,共10页
基于东安格里亚大学气候研究中心(Climatic Research Unit,CRU)资料及NCEP/DOE再分析数据集,评估了第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)中BCC-CSM2-MR气候模式对东亚冬季风(East Asian Wi... 基于东安格里亚大学气候研究中心(Climatic Research Unit,CRU)资料及NCEP/DOE再分析数据集,评估了第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)中BCC-CSM2-MR气候模式对东亚冬季风(East Asian Winter Monsoom,EAWM)气候特征的模拟能力.结果表明:BCC-CSM2-MR模式能够合理再现西伯利亚高压、阿留申低压、850 hPa偏北风、500 hPa东亚大槽及200 hPa东亚西风急流等EAWM环流系统的气候态分布.其中,BCC-CSM2-MR模式对500 hPa高度场的模拟效果最好.BCC-CSM2-MR模式能够捕捉EAWM的年际变化及年代际减弱趋势,但是模式中EAWM的减弱趋势小于观测结果.模式能够模拟出EAWM异常对应的西伯利亚高压异常及阿留申低压异常,但是由于高低压异常中心位置与观测资料的差异,导致模式中EAWM异常对应的东亚低层北风异常相对观测结果偏弱,2 m气温负异常也较观测结果偏弱. 展开更多
关键词 东亚冬季风 bcc-csm2-MR气候模式 气候态 年际变化 模拟评估
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BCC模式对北半球阻塞高压的模拟偏差评估及原因 被引量:2
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作者 张洁 董敏 +1 位作者 吴统文 辛晓歌 《大气科学》 CSCD 北大核心 2021年第1期181-194,共14页
基于NCEP/NCAR、日本气象厅的JRA55以及欧洲中期预报中心(ECMWF)最新发布的ERA5三套逐日再分析资料数据,考察国家气候中心中等分辨率(约110 km)的气候系统模式BCC-CSM2-MR和单独大气模式BCC-AGCM3-MR对北半球中高纬度阻塞高压(阻高)的... 基于NCEP/NCAR、日本气象厅的JRA55以及欧洲中期预报中心(ECMWF)最新发布的ERA5三套逐日再分析资料数据,考察国家气候中心中等分辨率(约110 km)的气候系统模式BCC-CSM2-MR和单独大气模式BCC-AGCM3-MR对北半球中高纬度阻塞高压(阻高)的模拟能力。再分析数据分析结果表明:"北大西洋—欧洲地区"以及"北太平洋中部地区"分别为北半球阻高发生的最高频及次高频区域;冬春季为阻高高发季节,夏秋季阻高频率减少至冬春季的一半左右;ERA5再分析资料中各个季节的阻高频率均高于另两套资料结果,尤其在北太平洋地区。模拟评估结果显示,单独大气模式BCC-AGCM3-MR对北半球中高纬度阻高发生频率、空间分布和季节变化特征均有较好的模拟能力,其主要偏差表现为冬春欧亚大陆特别是乌拉尔山地区阻高频率偏高,而北大西洋地区阻高频率偏低;春季北太平洋阻高频率偏低。这与模式北半球高纬度地区500 hPa位势高度场气候态偏差有关。BCC-CSM2-MR耦合模式的阻高模拟偏差总体与大气模式类似。但耦合模式中冬季欧亚大陆特别是乌拉尔山地区阻高频率减小、北太平洋春季阻高频率增大,模拟偏差减小。同时,耦合模式能够再现夏季北太平洋东西阻高频率双峰值特征。因此,海气耦合过程有助于改善对欧亚及北太平洋地区阻高频率模拟。阻高频率年际变率受到气候系统内部变率不确定性的较大影响,这也是制约阻高预测水平的重要因素。 展开更多
关键词 北半球阻塞高压 再分析资料 bcc-csm2-MR模式 BCC-AGCM3-MR模式 模拟偏差评估
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近30年BCC-CSM(m)模拟高原积雪状况评估及其对夏季降水的影响 被引量:8
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作者 宋敏红 吴统文 +3 位作者 张宇 张少波 龙银平 李扬 《高原气象》 CSCD 北大核心 2020年第1期15-23,共9页
为了得到适用于青藏高原积雪研究的高分辨率、长时间序列的区域尺度资料,利用近30年逐月区域气候系统模式BCC-CSM(m)模拟的1.125°×1.125°积雪深度资料、卫星遥感反演的0.25°×0.25°积雪深度资料、ERA-Inte... 为了得到适用于青藏高原积雪研究的高分辨率、长时间序列的区域尺度资料,利用近30年逐月区域气候系统模式BCC-CSM(m)模拟的1.125°×1.125°积雪深度资料、卫星遥感反演的0.25°×0.25°积雪深度资料、ERA-Interim 0.75°×0.75°地面感热再分析资料和中国气象数据网提供的0.5°×0.5°降水资料,评估了BCC-CSM(m)模式对高原积雪深度时空演变的模拟性能及其对高原感热和我国夏季降水的影响,为夏季降水预测提供参考依据。结果表明,BCC-CSM(m)模式能够较好再现冬季高原积雪的时空变化特征,在缺少有效实测积雪资料的高原地区不失为一种分辨率高、时间序列长的代用资料。冬季高原积雪和春季地表感热之间存在反相变化,而且两者的空间分布型存在显著的负相关关系。冬季高原积雪与我国夏季降水存在一定的相关关系,即:与长江中下游地区、四川地区、新疆北部地区、东北东部和高原南部夏季降水呈显著正相关关系,而与华南和东北北部地区呈显著负相关关系。冬季高原积雪存在全区多雪型、全区少雪型、东南少西北多型和东南多西北少型4种空间分布模态,而且不同高原积雪模态对我国夏季降水的影响不同。 展开更多
关键词 青藏高原 bcc-csm(m)模式 积雪深度 夏季降水 时空演变
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影响春季热带太平洋地区海温变化的动力热力作用分析 被引量:2
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作者 赵鹤 颉卫华 +1 位作者 吴统文 刘向文 《大气科学》 CSCD 北大核心 2020年第3期519-532,共14页
厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)春季预报障碍是ENSO预测的一个难点问题,弄清影响春季热带太平洋地区海表温度(SST)变化的动力和热力作用对于理解ENSO关键区SST的异常变化及ENSO春季预报障碍成因非常重要。本文利用BCC-CSM2-MR数值模式,模拟产... 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)春季预报障碍是ENSO预测的一个难点问题,弄清影响春季热带太平洋地区海表温度(SST)变化的动力和热力作用对于理解ENSO关键区SST的异常变化及ENSO春季预报障碍成因非常重要。本文利用BCC-CSM2-MR数值模式,模拟产生一套1986~2017年间相互协调的逐月海表风应力、感热、潜热、长波和短波净辐射能量、海洋流场等观测代用数据。利用这些数据对影响海温变化的动力和热力作用及其相对重要性进行了诊断分析,结果表明:(1)与其他季节相比,春季Ni?o3.4区海洋表层温度(后文中用T_S表示)呈现出独特的先增暖后趋冷的不对称季节性转换特征,这一变化主要是由于影响T_S的大气风应力、海流以及能量净通量在春季均表现出明显的季节性转换过程。进一步的分析表明,热力作用对局地海温的季节性变化影响最为重要,水平平流输送以反向作用为主,其中经向平流输送起到了反向作用,不利于该区域T_S的季节性转变,纬向平流输送仅在春季转为弱的正贡献,浅层垂直平流输送对春季T_S变化的影响很小。(2)动力热力作用与T_S异常的变化倾向相关关系也表明,春季Ni?o3.4区热力作用与T_S异常变化呈现显著的正相关,纬向海流异常的输送项也表现为正相关,而经向海流输送项展现出由负相关向正相关转化的特征。(3)对Ni?o3.4区T_S变化的方差贡献分析结果表明,春季热力作用对T_S的异常变化的贡献达50%以上,相关系数超0.7,其次是纬向、经向平流项贡献,各占10%~20%左右,但两者作用相反,其他项贡献较小。 展开更多
关键词 ENSO春季预报障碍 bcc-csm2-MR模式 能量净通量 水平平流输送
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基于SSPs的未来全球陆地极端降水强度的空间分异特征预估 被引量:3
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作者 孔锋 孙劭 《灾害学》 CSCD 北大核心 2021年第4期107-112,118,共7页
采用SSPs情景下BCC-CSM2-MR模式输出的2015—2100年的全球日值降水数据,基于采用超阈值取样方法和韦伯分布理论,计算了全球陆地极端降水的阈值和强度的空间差异特征。结果表明:①不同SSPs情景下全球陆地的极端降水阈值空间分布具有相似... 采用SSPs情景下BCC-CSM2-MR模式输出的2015—2100年的全球日值降水数据,基于采用超阈值取样方法和韦伯分布理论,计算了全球陆地极端降水的阈值和强度的空间差异特征。结果表明:①不同SSPs情景下全球陆地的极端降水阈值空间分布具有相似性,且差异较大的地区主要分布在中纬度地区。其中SSP1-2.6情景下的阈值与SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景的空间相关系数分别达到了0.73、0.71、0.70和0.69(n=16941),均通过了0.01显著性水平的检验。②不同SSPs情景下的全球陆地极端降水强度空间分布具有相似性,仅在强度和面积上有所差异,呈现出区域和次区域特征。同一SSP情景下的全球陆地极端降水强度之间的空间相关系数,随着重现期的增加而减小。③SSP5-8.5与SSP1-2.6情景下的全球陆地极端降水强度差异在热带和季风区主要以正差异为主,其分布面积和强度随着年遇型增加而增加。 展开更多
关键词 共享社会经济路径 极端降水 空间差异 bcc-csm2-MR模式 全球陆地 气候变化
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