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1、RegCM3模式对东亚夏季风特征的模拟研究倪文琪蒋国荣(解放军理工大学气象学院南京211101)摘要:利用RegCM3模式对东亚夏季风进行模拟，评估其模拟能力。内容包括：大气环流形势、风场、位势高度场及低频振荡特征。研究表明：RegCM3较成功模拟出季风区大气环流、风场及位势高度场的基本形势及演变，证实该模式适合东亚季风的研究。提取出模拟区域（5ºS-45ºN,90º-130ºE）东偏北50º角的剖面以获取低频振荡特征。结果表明:季风期间低频振荡水平传播方向大致为东偏北50º，周期28-35d，传播速度为500km/d；对比中、低
2、纬低频振荡的垂直结构，发现低纬(10-20ºN)垂直结构为斜压结构，而中纬(30-40ºN)则呈正压特征。季风区低频振荡水平传播及垂直结构的模拟结果与实测均较符合。关键词:模式RegCM3，东亚季风，大气低频振荡，数值模拟。1引言我国地处东亚地区，每年大范围旱涝灾害往往与亚洲季风变异密切相关，因此对东亚季风活动特征的研究十分必要。大气低频振荡与季风的相互作用已有很多研究：李崇银[1]等的研究表明大气低频振荡对东亚季风和我国气候异常具有重要影响；陈隆勋[2]等的研究也表明季风区低频振荡对我国季风降水的向北推移及夏季旱涝具有重要作用。
3、因此，通过探究东亚区域大气低频振荡特征及其变化可以了解东亚季风的气候变化特征。本文将主要针对东亚季风的基本形势场及季风系统中低频振荡传播结构特征利用区域气候模式RegCM3进行模拟评估。RegCM3是美国国家大气研究中心于2003年底发布的区域气候模式。作为最新发布的模式,RegCM3目前主要在欧洲和美国等地区进行了试用,其有关物理过程及参数设置是建立在欧洲和美国的试验基础上,是否适合东亚地区以及对东亚季风模拟能力如何有待进一步检验[3]。本文按照各个不同季风研究工作者给出的季风指数确定的季风年，选定以季风爆发正常年1988年（爆
4、发时间为5月5候）东亚夏季风区季风特征及大气低频振荡传播和结构特征作为研究的个例,考察RegCM3对东亚夏季风气候及低频振荡特征的模拟能力。2模式简介和试验方案2.1模式简介本文选用区域气候模式RegCM3，它采用MM5的动力框架,垂直方向为σ坐标,水平方向采用“ArakawaB”交错网格。模式的主要物理过程包括辐射方案、陆面过程、行星边界层方案、积云对流降水方案、大尺度降水方案和气压梯度方案。RegCM3中一共有6种侧边界处理方案可供选择,分别是固定边界、线性松驰边界、时间相关边界、时间变化及流入流出边界、海绵边界和指数松驰边界
5、。气压梯度方案可以选择正常方式或静力平衡扣除方式。模式输出包括大气模式、地面模式和辐射模式的结果,输出的物理量有40多种。最新版本的RegCM3较以前的版本做了以下改进:第一,用NCARCCM3的辐射传输方案代替了原来的CCM2方案；第二,改进了云和降水的物理过程。引入次网格显式湿度方案(SUBEX),以更好地处理非对流性云和降水过程,减少数值点风暴的产生。积云对流降水方案除原来的Grell方案和Kuo方案外,新增了Betts-Miller方案作为选择；第三,用USGS的全球陆地覆盖特征和全球30分高度资料创建模式地形,使模式能更
6、精确地表示出下垫面的状况；8最后改进了程序的设计,使模式更易于调试和应用。2.2资料及试验方案2.2.1资料本文所用资料为：季风爆发正常年1988年的NCEP/NCAR的OISST周平均海温资料;每日4次、水平分辨率为2.5º×2.5º的NCEP再分析资料,包括气温、位势高度、垂直速度、相对湿度、经、纬向风和地面气压场等物理量场,插值到模式各层为模式提供初边值场,每6h更新一次;全球陆地覆盖特征(GLCC)资料,包括地形和植被数据,分辨率分别为10′和30′.2.2.2试验方案模式水平分辨率选择50km×50km,水平格点数取80
7、×100,垂直方向18层,模拟区域中心位于(110ºE,20ºN),模拟范围为5ºS-45ºN,90-130ºE,模式层顶气压为5hPa,积分时间步长100s。侧边界选择指数松驰方案,海洋通量参数化选择Zeng方案,压力梯度计算采用静力扣除方式。为确保资料分析的完整及模式的稳定性，模式积分时间为1987年11月1日—1988年12月31日,前两个月作为初始化时间不予分析。3大气环流形势的模拟3.1850hPa风场及其演变不同的季风研究工作者定义的季风指数得到了较为一致的季风爆发时间，认为1988年夏季风爆发于5月5候。图1为季风爆
8、发日850hPa的实测及模拟风场矢量对比图。从图中可以看出，RegCM3模式基本模拟出季风爆发时低层大气环流形势.低纬（0-10ºN）由孟加拉湾吹来的经过南海上空然后转向菲律宾一带的西南风带的风向、风速均与实测风场比较一致，赤道附近105ºE的东西
