中科大大气环境数值模拟实验室在利用全球变尺度大气模式模拟中国强降水过程领域取得新的研究进展
强降水过程会造成内涝、洪水、山体滑坡等严重的气象灾害，能够准确预报强降水过程对社会经济发展具有重要意义。数值模拟是理解强降水过程发生机制、预测强降水事件的重要手段。近日，中科大大气环境数值模拟实验室利用新一代全球变尺度模式Model for Prediction Across Scales(MPAS) 模拟中国东部强降水过程的研究取得了进展。研究成果以”Modeling extreme precipitation over East China with a
global variable resolution modeling framework (MPASv5.2): Impacts of resolution
and physics” 为题发表在期刊《Geoscientific Model
Development》(GMD) 上。
模拟强降水的时空分布和强度通常需要水平空间分辨率达到10km甚至更高，然而由于计算资源资源和效率的限制，通常只能使用动力降尺度的区域大气模式来模拟强降水过程。但是区域降尺度模式中一直存在一些问题，例如边界场的限制以及驱动全球和区域模式的动力、物理过程的差异。相比之下，全球变尺度模式能够在耗费较少计算资源的情况下获得区域高分辨率的气象信息同时避免区域模拟的边界问题。尽管全球变分辨率模式在区域天气气候研究中显示出了很大的潜力，截止到目前为止，还很少有研究关注MPAS变分辨率模式模拟强降水的能力，尤其是将变分辨率区域加密到10km甚至更高的分辨率。
本研究针对2012年6月25日到27日发生在中国东部的一次典型强降水过程进行了不同网格配置、不同分辨率以及不同参数化过程的MPAS模拟实验，并利用中国气象局的小时降水观测资料以及ECMWF的再分析资料（ERA5）对模拟结果进行了评估。结果表明：全球变分辨率模式和全球均一分辨率模式在加密区域得到的降水和风场是一致的；不同水平分辨率对降水的强度和空间分布以及垂直风场有重要的影响；在非静力平衡尺度，云微物理过程对降水有明显影响，但相比于静力平衡尺度下对流参数化方案的影响仍然相对较小。本研究为使用对流解析尺度的全球变分辨率模式来研究和预测中国东部的极端降水提供了第一个证据，并促进了未来系统地研究极端降水事件、物理参数化和地形的影响。
这一工作得到国家自然科学基金委的项目支持，由中国科学技术大学牵头，合作单位包括美国太平洋西北国家实验室(PNNL)和美国国家大气研究中心(NCAR)。
论文链接：https://doi.org/10.5194/gmd-12-2707-2019
Zhao, C., Xu, M., Wang, Y., Zhang, M., Guo, J.,
Hu, Z., Leung, L. R., Duda, M., and Skamarock, W.: Modeling extreme
precipitation over East China with a global variable-resolution modeling
framework (MPASv5.2): impacts of resolution and physics, Geosci. Model Dev.,
12, 2707-2726, https://doi.org/10.5194/gmd-12-2707-2019, 2019.