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利用100公里分辨率的气候系统模式准确模拟热带气旋

  热带气旋 (TC) 作为作为最为剧烈的极端天气过程之一,一方面能从热带洋面为陆地带来充沛的降水,另一方面也对受其袭击的沿海城市地区造成了重大的经济损失和人员伤亡。利用气候系统模式进行热带气旋的模拟和预测是近年来热门的方向之一。国内外大量研究结果表明,采用50公里及以上水平分辨率的全球高分辨率模式能较好地模拟了热带气旋生成位置、个数、路径和强度等特征。然而,全球高分辨率带来的巨大计算量和存储问题严重制约了数值模式在预测领域的应用,计算和存储方面面临的困难在集合预测领域中尤为突出。

  近日,中科院大气物理所LASG国家重点实验室的研究人员在国家超算广州中心的“天河二号”超级计算机 (Li et al., 2017) 上利用气候系统模式FGOALS-f2/3的大气分量模式FAMIL2开展标准AMIP数值试验,仅采用100公里水平分辨率就能较为准确再现热带气旋的气候态、季节-年际变率等特征 (Li et al., 2019)。论文发现,100公里水平分辨的FAMIL2模式能对热带气旋在各个海盆的爆发位置、移动路径、变率有非常高的模拟技巧(图1)。论文进一步结合了TC genesis potential index(GPI)理论,分析了模式中的Madden-Julian Oscillation (MJO)性能,系统探讨了FAMIL2对热带气旋模拟技巧的合理性以及偏差的可能原因。

  研究结果发表在AGU出版集团的数值模式期刊JAMES (Journal of Advances in Modeling Earth Systems)杂志上。该工作是FAMIL2大气环流模式首次尝试用100公里分辨率对热带气旋进行模拟,对传统气候系统模式进行短时间尺度天气现象的模拟有借鉴意义。同时也对利用海-气耦合季节预测系统 FGOALS-f2 (Bao et al., 2019) 对热带气旋进行次季节-季节的预测提供了理论依据。

  图 1 热带气旋移动路径(实线)和强度(颜色):(a) 是8年(1992-1999)的IBTrACS观测资料;(b)是模式在100 km水平分辨率情况下同期模拟的结果;(c)是模式在25 km水平分辨率情况下同期模拟的结果。热带气旋通过直接探测法挑选出来,并参考北美热带气旋强度量表进行了等级划分。生命周期超过三天且强度等级达到“热带风暴”的热带气旋事件将会被挑选出来。

  延伸阅读:http://www.iap.cas.cn/xwzx/zhxw/201904/t20190401_5263788.html(吴灿选编)

 
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