中央气象局全球预报模式RRTMG辐射参数化及臭氧-气象科技研究.PDF

中央氣象局全球預報模式RRTMG輻射參數化及臭氧參數化 方法影響評估 張美玉 氣象科技研究中心 中央氣象局 摘 要 太陽輻射為地球大氣系統最重要及根本的能量來源，而輻射參數化與臭氧參數化方法用於計算數值模式 中大氣短波及長波輻射之作用量，將直接影響地球－大氣－海洋系統的能量變化，為數值預報模式中非常重要 的一環。中央氣象局全球預報模式目前已成功引進及建置應用於 ECMWF 、NCEP-GFS 等歐洲及美國氣象作 業模式之RRTMG 輻射參數化及臭氧參數化模組。本報告將包含RRTMG 輻射參數化和臭氧參數化方法之理 論概念說明，描述模組之基本方程、所需新增之背景資料及模組之基本架構。 由三組實驗的預報結果顯示，RRTMG 參數化方法在多數個案的表現較中央氣象局全球模式 Fu-Liou 輻射 參數化方法表現為佳， 尤其在南半球，所有個案均顯示RRTMG 參數化方法之預報技術得分較佳。 在McICA 及cloud overlap 敏感度測試發現，對於短天期之個案測試實驗，此二選項，對模式的預報結果均 不甚敏感，影響甚小。而加入臭氧參數化模組之測試結果顯示，臭氧參數化對模式預報技術得分確有正面的效 應。 關鍵字：輻射參數化、臭氧參數化 氣與環境大氣研究股份有限公司」(Atmospheric and Environmental Research, Inc.)所研發 ，乃應用「相關吸 一、前言 收係數 ｋ- 分布」方法(correlated k-distribution technique)來計算大氣的輻射通量。 「相關吸收係數ｋ-分布」的方法概念是將輻射 太陽的短波輻射為地球－大氣系統能量的來 通量透射率從波數的函數，轉成吸收係數累積機率(g) 源，此外長波輻射和大氣的溫室效應兩者息息相 的函數，其說明如下： 關，亦為維持地球－大氣系統溫度相對穩定的主要 在均勻大氣中，一特定波段的輻射通量透射率可 機制，輻射參數化模組為大氣數值預報模式中最複 由對波數的積分，轉為對吸收係數(k)的積分， 雜的物理模組，其與臭氧參數化模組主控數值模式  k u dv ku 中大氣短波及長波輻射作用量的計算，將直接影響 T (u) e v e f ( k ) dk v v 地球－大氣－海洋系統的能量變化；此外，輻射作 v 0 用量亦為估算溫室效應及氣候變遷強度的度量，因 即將吸收係數(k)由小到大排序，再以吸收係數之 此引進目前國際作業中心所應用之必威体育精装版一代的輻射 透射率乘以吸收係數的機率分布函數 f(k)並積分，則 與臭氧參數化模組，將有