一个高阶湍流云方案中低云反馈模拟的参数敏感性研究

发布时间：2022-06-02 19:40

　　气候敏感度（ECS）是气候预估的一个重要因子。然而IPCC第五次评估报告表明近几十年来ECS在气候模式间一直存在很大的不确定性,并指出这种不确定性主要源于云反馈的不确定性,特别是热带海洋上的低云反馈。低云主要受到边界层湍流、夹卷及浅对流等小尺度过程的影响,目前关于浅对流对低云反馈的影响已展开较多研究,然而关于边界层湍流对低云反馈影响的研究较少。此外,以往研究大多使用彼此独立的参数化方案,这些方案无法真实地模拟出连续变化的湍流,因此揭示出的低云反馈机制可能存在不足。针对以上问题,本研究将利用一个高阶湍流闭合云方案CLUBB（将边界层湍流、浅对流和层云方案进行统一处理,该方案已耦合到大气模式CAM5中）,通过参数扰动试验来探究低云反馈的物理机制,并揭示云反馈对模式参数的敏感性,从而为减少云反馈的不确定性提供参考依据。由于云反馈的不确定性与区域的动力背景密切相关,我们首先使用ALPI（一种大气稳定性指数）将热带海洋分成10个不同动力背景的区域,分析了云反馈的不确定性对区域动力背景的依赖性。我们发现净云反馈不确定性最大的区域位于大气层结稳定性最强的层积云区域,这主要是由该区域较大的短波云反馈不... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 科学问题与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 气候模式中低云反馈的物理机制
        1.2.2 大涡模拟及单柱模式中的低云反馈机制
        1.2.3 云反馈的观测约束
        1.2.4 一体化云方案在气候模式中的应用
    1.3 研究目标
    1.4 研究内容与技术路线
    本章参考文献
第二章 实验设计和方法
    2.1 模式与一体化云方案介绍
    2.2 扰动参数的介绍
    2.3 实验设计和参数敏感性分析
    2.4 动力区域的划分
    本章参考文献
第三章 CAM5-CLUBB中云反馈的不确定性及低云反馈机制
    3.1 研究背景
    3.2 CAM5-CLUBB中云反馈的不确定性
    3.3 层积云区域(Reg10)的低云变化
    3.4 次网格动力过程对低云反馈的影响
        3.4.1 云顶夹卷
        3.4.2 浅对流
        3.4.3 边界层湍流
    3.5 云顶逆温对低云反馈的影响
    3.6 本章小结与讨论
    本章参考文献
第四章 云反馈对CAM5-CLUBB的参数敏感性分析
    4.1 研究背景
    4.2 在10个动力区域中云反馈对模式参数的敏感性
    4.3 高云反馈对夹卷参数的敏感性
    4.4 低云反馈对模式参数的敏感性
    4.5 本章小结
    本章参考文献
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 主要创新点
    5.3 讨论与展望
    本章参考文献
攻读学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3652972