夏季风及其降水数值模拟

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1、第l4卷第1期大气科学V01．14，NO11990年3月SClENTlAATMoSPHERlCASlNlCAMarch，l990夏季风及其降水的数值模拟袁重光(LASG，中国科学院大气物理研究所)提要本文介绍利用IAP2一LGCM模式摸报东亚地馐西南季风的活动及长江流域的梅雨，结果表明：对于西南季风的进退；季风向北推进时的三次集中的降水活动：梅雨的降水；人出梅时间：梅雨期的高低空环流结构；典型的降水分布等．都得到了较为成功的模拟．同时发现，在降水集中地带低频振荡现象甚为清楚关键词：梅雨；西南季风；数值模拟．一、引言东亚，

2、南亚及东南亚地区是全球最著名的季风区，冬季盛行东北季风，夏季盛行西南季风；我国地处东亚，夏季，受西南季风的控制，夏季风的降水是我国最重要的降水资源，对我国的农业生产有极为重要的影响；一年一度的梅雨，与江淮流域的旱、涝灾害有直接的联系；．已有许多著作对此进行了系统的研究，请参阅陶诗言、陈隆勋著名的总结性文章；过去研究比较偏重于天气及诊断分析，近年来大气环流数值模拟有了足够的进展，我国自行研制的IAP2-LGCM(大气物理研究所大气环流模式^已经初步建成并投人使用，通过数值模拟的途径来研究东亚季风，将有助于探讨季风活动及其异

3、常的机制，对我国夏季风降水、旱涝的长期预报提供有益的帮助，并逐步建立有数学、物理基础的早、涝长期预报方法．本文将介绍利用IAP2_LGCM模拟东亚季风的第一批结果——夏季风活动及其降水的初步模拟．二、IAP2-LGCM简介IAP2-LGCM是一全球初始方程格点模式，具有如下特点：(1)热力学变量取相对于某种标准层结的偏差为预报量，这样可以自然定义有效位·能和有效表面位能，有助于减少计算误差．．(2)使用混合(hybrid)一坐标，引人一套变量变换，使能量方程具有紧凑的形式．(3)计算格式简单灵活，保持了微分方程的一系列整

4、体性质，无外源和耗散条件下严’格保证总有效能守恒及正确的能量转换关系．(4)引入一套灵活性参数，可以在不破坏能量守恒的前提下对模式进行某些经验订正，并构造多时问尺度系统的加速收敛算法．+】989年1月17丑收到．5Jq】0丑收到修改稿国家自然科学基金资助项目期袁重光：夏季烈及其降水的数值模拟47模式的水平差分网格取c网格，分辨率为经度5。、纬度4。，时间差分为Matsuno格式与Leapfrog交替，加Shuman梯度平均，时间步长为7．5min，取真实地形及海陆分布，下垫面土壤温度、湿度分别由地表热量和水份收支方程来预

5、报，洋面温度和海冰由l2个月平均气候资料内插，模式中包含了长、短波辐射；大尺度凝结和小尺度积云对流加热，以及大气和下垫面之间的热量、水份、动量的湍流交换，下垫面根据其特性分为9类，反照率根据地面特性及有无积雪来确定，雪量由雪量方程预报．关于IAP2-LGCM的详细情况请参看文献【7】．本试验从1月1日开始积分，初始场取气候平均的一月份纬向环流的大气状态，取积分一年的5—9月候平均模拟结果进行分析．从当前的气候模拟情况来看，夏季特别是大陆降水的模拟是比较困难的，下列模拟结果分析说明IAP2_LGCM具有相当好的模拟性能，可

6、以用于大气数值模拟研究．三、夏季风的进退冬季，东南亚地区盛行东北季风，夏季风尚退缩在南半球，随着季节的转换，太阳逐渐移至北半球，暖空气开始活跃，赤道北的风逐渐出现微弱的偏南分量，但直至4月份，模拟的月平均850hPa风场上，西南风的前沿只到达南海南部，且风速只有1m／S，5月份，暖空气明显增强，西南风到达华南，图1是模拟的月平均850hPa面上5—10月西南风北界的位置，5月份，西南风北界／

7、从缅甸到长江口一线，风速为／3m／S，6月份北移至云、贵至山东半岛一线，风速为7m／S，7、8月份继续向北推进，是西南风的极盛时。

8、期，风速达10m／s；盛极而衰，9月份，西南季风已经向南撤退，10月份，已退至南海中部．在西南风北进时，西部推进比较缓慢，东部比较图1模拟的5—10月850hPa面上西南风北界位置早，7、8月最盛期，西部只略超过30。N，东部可到达我国东北及苏联的滨海地区南退时，也是西部比东部慢，9月份，南海东北部已经出现东北风；9月份的南退出现比较复杂的现象，东．西两翼，退得比较多，而中部只退到长江流域，1O月份，西南风已退到南海中部．根据朱抱真等，西南季风于5月20日在缅甸建立，6月到达缅甸北面，这和模拟的西南风北界西端较为符合；陶

9、诗言胨隆勋“用季风指数来定义夏季风建立日期，6月底，夏季风的北界在江淮流域，模拟的结果也大致相符；但是，9月份西南风的南撤，在大陆中部撤退较慢，西南风的jE界仍在30。N，较其两侧为北，这似乎与一般的概念不符，其原因可能有二：其一是模拟失真，模式的某些环节需要加以改进；其二是，模拟分析是个别年份的，不是多年平均，长江