海洋垂直混合对中尺度海气浪耦合模式预报效果的敏感性试验

陈晓斐; 齐琳琳; 何尽解; 汪汇洁; 孟旭航

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.012

海洋垂直混合对中尺度海气浪耦合模式预报效果的敏感性试验

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.012

陈晓斐^{1, 2, 6},
齐琳琳^2, ,,
何尽解³,
汪汇洁^{2, 4},
孟旭航⁵

1.
国防科技大学气象海洋学院，江苏南京 211101
2.
空军研究院战场环境研究所，北京 100085
3.
95788部队气象台，四川成都 610043
4.
95968部队气象台，北京 100097
5.
空军气象中心，北京 100085
6.
32022部队气象台，湖北武汉 430074

基金项目:

国家“863”计划项目 2012AA091801

国家自然科学青年基金 41005030

国家自然科学青年基金 41205044

详细信息

通讯作者:
齐琳琳，女，辽宁省人，高级工程师，博士，研究方向：数值预报方法。E-mail: niceqll@mail.iap.ac.cn

中图分类号: P456.7
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出版历程
- 收稿日期: 2017-10-09
- 修回日期: 2018-08-18
- 刊出日期: 2018-12-01

A STUDY OF SENSITIVITY TO THE CHOICES OF VERTICAL MIXING PARAMETERIZATIONS IN A COUPLED ATMOSPHERE-OCEAN-WAVE MODEL

Xiao-fei CHEN^{1, 2, 6},
Lin-lin QI^{2
, ,},
Jin-jie HE³,
Hui-jie WANG^{2, 4},
Xu-hang MENG⁵

1.
College of Meteorology and Oceanography, National University of Defense and Technology, Nanjing 211101, China
2.
Institute of Battlefield Environment, Air Force Academy, Beijing 100085, China
3.
Meteorological Observatory, Army Unit 95788, Chengdu 610043, China
4.
Meteorological Observatory, Army Unit 95968, Beijing 100097, China
5.
Meteorological Center of Air Force, Beijing 100085, China
6.
Meteorological Observatory, Army Unit 32022, Wuhan 430074, China

摘要

摘要: 为了比较两个不同的海洋垂直混合参数化方案在中尺度海气浪耦合模式数值预报中的效果，采用军队T₇₉₉全球预报系统和西北太平洋海洋预报系统的预报场资料驱动区域中尺度海气浪耦合模式，针对西北太平洋在2014年9月7—10日和17—20日的大气和海洋要素场进行数值回报试验，并将同期台风观测资料、NCEP再分析资料以及NOAA海表面温度数据各自与模式结果进行比较。结果表明，在无台风天气下使用GLS-ε方案对大气要素的预报效果更好，而MY2.5方案在台风天气影响下表现更好，同时其在连续8天的预报中无溢出现象，较GLS-ε方案稳定性更好；台风影响区域的海表面温度对MY2.5方案更敏感；台风天气过程中，MY2.5方案引起的海洋上层温度混合更强烈。
- 西北太平洋 /
- 耦合模式 /
- 参数化方案 /
- 预报 /
- 台风
Abstract: An experiment was carried out using T₇₉₉ and ocean forecast system data with the coupled atmosphere-ocean-wave model to simulate atmospheric and oceanic elements fields in the northwest Pacific Ocean in September 2014. The output data was compared with Final operational global analysis (FNL) data, observation data, and NOAA sea surface temperature data. Through calculating RMSE and PCC of a 72 h test and typhoon test, it is concluded that in the case of no typhoon weather, the prediction with the GLS-ε scheme is better, while under the condition of typhoon weather, the prediction with the MY2.5 scheme performs even better. Besides, there is no overflow in the eight-day running time with the MY2.5 scheme, which is more stable than the prediction with the GLS-ε. However, the sea surface temperature influenced by typhoon is more sensitive to the MY2.5 scheme, causing severe temperature mix in the upper layer of the ocean.
- North-west Pacific Ocean /
- coupled model /
- physical parameterization /
- forecast /
- tropical storm

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图 1 耦合模式机制示意图

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图 2 大气要素预报结果均方根误差分布对比

a. 2 m温度；b. 2 m相对湿度；c. 10 m风u分量；d. 10 m风v分量。

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图 3 P1与P2均方根误差差异分布

a. 2 m温度；b. 2 m相对湿度；c. 10 m风u分量；d. 10 m风v分量。

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图 4 大气要素预报结果相关系数分布对比

a. 2 m温度；b. 2 m相对湿度；c. 10 m风u分量；d. 10 m风v分量。

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图 5 P1与P2相关系数差异分布

a. 2 m温度；b. 2 m相对湿度；c. 10 m风u分量；d. 10 m风v分量。

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图 6 台风预报路径与观测路径对比

a. 9月17日12 UTC—20日12 UTC；b. 9月18日12 UTC—21日12 UTC；c. 9月19日12 UTC—22日12 UTC；d. 9月20日12 UTC—23日12 UTC。

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图 7 同图 6，但为台风中心最低气压(单位：hPa)对比

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图 8 OI SST(a~c)、P1(d~f)和P2(g~i)试验的SST及各自72 h变化

a、d、g对应起报时刻，即9月19日12 UTC，b、e、h对应72 h，即9月22日12 UTC，c、f、i对应72 h变化。

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图 9 P1不同点位混合层温度随时间变化图

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图 10 不同点位混合层温度差异随时间变化图

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表 1 两种不同垂直混合参数化方案

试验方案(作者及提出时间)

P1 GLS-ε (Rodi，1987)

P2 MY2.5(Mellor and Yamada，1982)

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