三套冰晶核化参数化方案的对比分析.pdfVIP

大气科学学根 2017年 第40卷 第2期：181—192 http：／／qk．nuist．edu．cn／dqkx 三套冰晶核化参数化方案的对比分析 史湘军①② ，朱寿鹏①，智协飞①，杜康云③，刘庆爱③，王琳玮④ ① 南京信息工程大学 气象灾害教育部重点实验室／气候与环境变化国际合作联合实验室／气象灾害预报预警与评估协同创新中61／东亚季风 与区域气候变化科技创新团队，江苏 南京 210044； ② 中国科学 院 大气物理研究所 LASG实验室 ，北京 100029； ③ 河北省气象局 气候 中心，河北 石家庄 050021； ④ 上海市气象局 公共气象服务 中心 ，上海 200030 }联 系人 ，E—mail：shixj@nuist．educn 20l6-O9-14收稿 ，2017-O1—15接受 中国科学院大气物理研究所 LASG实验室 2016年开放课题 ；中国气象局 2015年度留学人员科技活动择优资助项 目；江苏高校优势学科建设 工程资助项 目(PAPD) 关键词 摘要 基于大气模式CAM5对比分析了三套基于物理过程发展而来的冰晶核化参数 冰 晶核 化 化方案，包括 BN方案、KL方案和 CAM5 自带的 LP方案。针对三个方案 的离线测试 参数化方案 结果表 明，由LP和BN方案计算得 出的冰晶数浓度随硫酸盐溶液滴的数浓度增加而明 气候模 式 显增加 ，而KL方案对硫酸盐溶液滴的数浓度不敏 感；CAM5模拟 结果显示 ，这三套方 气溶胶 间接 效应 案得 出的云辐射强迫、冰 晶数浓度及其概率分布非常相似 ，基本上都接近观测。但是 ， 对 比分析 使用 KL方案得 出的全球平均云长波辐射 强迫从工业革命前到 当代增加 0．05W · m ～ ， 明显低于LP方案的0．36W ·mI2和 BN方案的0．33W ·m～；由此可见 ，选择哪 个冰晶核化参数化方案不会明显影响模式对冰云的模拟性能，但对评估人为产生气溶 胶的间接效应可能有显著影响。 冰云 (包含薄冰云)覆盖地球大约 30％的面积 ， 近些年 ，冰云观测分析和模拟研究取得 了显著 对全球辐射收支平衡起重要作用 (Wangeta1．， 进展 (Murrayeta1．，2010；DeMotteta1．，2011；Jensen 1996；WylieandMenzel，1999；Sasseneta1．，2008)。 eta1．，2013；Spichtingerand Kr~imer，2013；Diao et 冰云将部分太阳辐射反射 回太空，对地表起 降温作 a1．，2014；Murphy，2014；Schmitt and Heymsfield， 用 ；同时也吸收和再放射地表长波辐射 ，对地表起增 2014；Shieta1．，2015)。冰云 中的冰晶粒子 由可溶 温作用 (Liou，1986；RossowandSchiffer，1999；Chen 性气溶胶液滴同质核化形成或在不可溶气溶胶粒子 eta1．，2000；Cortieta1．，2005)。总体来说 ，增温作用 帮助下异质核化形成 (PruppacherandKlett，1997)， 大于降温作用 (Gettelmaneta1．，2012)。冰云的光 这种不可溶气溶胶粒子被称为冰核 (IceNucleation， 学性质决定两者差值，即主要取决于冰 晶数浓度