全球變空間分辨率模式在青藏高原開(kāi)展數值模擬試驗

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院教授趙純課題組，利用全球變空間分辨率模式在青藏高原地區加密至公里尺度(4公里)，開(kāi)展了數值模擬試驗，再現了高原地區環(huán)流和氣象要素特征，定量評估了高原復雜地形對水汽輸送和降水的影響并解釋了相關(guān)機制。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《大氣科學(xué)進(jìn)展》。

青藏高原面積廣袤，是世界上海拔最高的高原，同時(shí)又是長(cháng)江、黃河、印度河等河流的發(fā)源地，被譽(yù)為滋養亞洲文明的“亞洲水塔”。該區域的降水對于水循環(huán)和生態(tài)環(huán)境具有重要影響。

每年夏季，盛行東南風(fēng)將印度洋處的暖濕水汽向青藏高原輸送，帶來(lái)大量降水。而高原區域尤其是喜馬拉雅山脈地勢陡峭，溝壑縱橫，地形極為復雜，與多尺度大氣過(guò)程相互作用形成獨特的水汽輸送和降水過(guò)程機制。為更準確模擬青藏高原夏季水循環(huán)過(guò)程并深入理解其變化特征，通常需要在公里尺度甚至更高的空間分辨率下解析復雜地形特征。

以往的高分辨率模擬研究多采用區域氣候模式進(jìn)行加密模擬，但會(huì )受到側邊界條件的限制。全球變空間分辨率模式結合了區域氣候模式高分辨率和全球均一分辨率模式不需要區域邊界條件限制的優(yōu)點(diǎn)，因此能夠更好地模擬小尺度過(guò)程或強迫對大尺度環(huán)流的反饋作用。

研究中，課題組首次利用全球變空間分辨率模式，優(yōu)化模式物理參數，應用中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)超級計算中心的超算平臺，實(shí)現了青藏高原區域加密的對流解析尺度模擬。

課題組通過(guò)開(kāi)展復雜與平滑地形的對比模擬試驗，發(fā)現高原復雜地形增加了11%的區域凈水汽輸入，這對喜馬拉雅山脈地區的降水空間分布產(chǎn)生重要影響，但對青藏高原內部降水總量影響不大。陡峭地形導致抬升氣流的位置更偏北，高空間分辨率所解析的山谷又可充當水汽輸送的通道，因此解析了復雜地形的影響會(huì )導致模擬的喜馬拉雅山脈降水整體北移。

此次研究展現了全球變空間分辨率模式在青藏高原地區天氣、氣候、生態(tài)環(huán)境研究領(lǐng)域的應用前景。未來(lái)，課題組計劃使用全球變空間分辨率模式探究青藏高原地區的水循環(huán)、能量循環(huán)、大氣環(huán)境特征及變化機制，包括進(jìn)一步探索青藏高原復雜地形的氣候效應及對大氣污染傳輸的影響機制等。

審稿人認為，“研究結果非常有意思，也令人印象深刻，相信對青藏高原地區的研究會(huì )有很大的推進(jìn)作用。”

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關(guān)鍵詞： 全球變空間分辨率模式 青藏高原 加密至公里尺度 生態(tài)環(huán)境