积云对流参数化对全球气候模式分辨率的适应性研究

Convective parameterization is one of the most important components in general circulation models (GCMs) because of its significant effects on the simulation of precipitation, intertropical convergence zone (ITCZ), El Niño-Southern Oscillation (ENSO), intraseasonal oscillation (ISO) and many other tropical weather and climate systems and their variability. Existing convective schemes are mainly designed for climate model with 100─300 km horizontal resolutions. As the computing power increases, the development of high resolution GCMs has emerged as one of the top priorities in climate modeling community worldwide. Thus, two fundamental scientific questions that must be answered: are current convective schemes still suitable for high resolution GCMs? If not, how can we improve them? In past 20 years, the simulation of convection using process-level cloud-resolving models (CRM) has made great advances. CRMs at horizontal grid spacing of 1 km or smaller can realistically simulate the initiation, development and evolution of convection cloud systems. Yet CRM results are not fully utilized for convective parameterization development. This project aims to evaluate the scale-adaptiveness of convective parameterization in GCMs using the CRM data, and identify factors that affect the scale-adaptiveness of the schemes, and further improve them for use in high resolution general circulation models.

积云对流参数化方案是全球大气环流模式中极其重要的物理过程参数化方案，它直接影响模式对全球对流性降水、赤道辐合带、厄尔尼诺、季节内振荡等重要天气及气候系统过程的模拟能力。目前，对流参数化方案主要面对分辨率为100至200公里的气候模式设计。然而，随着现代计算能力的逐步提高，国际上正在积极开展高分辨率（25公里至10公里）气候模式的研发工作。这样，当前积云对流参数化方案对高分辨率气候模式的适用性成了一个亟待解决的重要科学问题。在近20年里，高分辨率云可分辨率模式（水平分辨率为1公里或更细）取得了很大的进展，能真实、准确地模拟对流的发生、发展及演变过程。本项目利用云可分辨率模式的输出资料对积云对流参数化及其对空间尺度的依赖性进行评估，考察当前方案对高分辨率大气环流模式的适用性，找出方案存在的缺陷及影响方案适用性的主要因子，从而进一步改进当前方案，使之最终能够应用到高分辨率大气环流模式中。

积云对流参数化方案是全球大气环流模式中极其重要的物理过程参数化方案，它直接影响模式对全球对流性降水、赤道辐合带、厄尔尼诺、季节内振荡等重要天气及气候系统过程的模拟能力。目前，对流参数化方案主要面对分辨率为100至200公里的气候模式设计。然而，随着现代计算能力的逐步提高，国际上正在积极开展高分辨率（25公里至10公里）气候模式的研发工作。这样，当前积云对流参数化方案对高分辨率气候模式的适用性成了一个亟待解决的重要科学问题。在近20年里，高分辨率云可分辨率模式（水平分辨率为1公里或更细）取得了很大的进展，能真实、准确地模拟对流的发生、发展及演变过程。本项目利用了云可分辨率模式的输出资料对积云对流参数化及其对空间尺度的依赖性进行评估，考察了原方案对高分辨率大气环流模式的适用性，找出原方案存在的缺陷及影响原方案适用性的主要因子，从而进一步改进原方案，使之最终能够应用到高分辨率大气环流模式中。