研究计划——北极地气交换和大气边界层过程

研究目标

评估Polar-WRF对北极地区地气交换和大气边界层过程的模拟能力。

目的：

1. 评估Polar-WRF对北极地表过程的模拟能力。

2. 探寻北极地区地表与大气边界层过程时空变化特征。

3. 讨论当前对北极地区地表与边界层过程模拟的不确定性，为未来使用模式量化评估黑碳沉降对北极气候影响奠定基础。

使用数据

MOSAic：

数据下载网址

Publications

怀俄明大学探空数据：基本气象要素

卫星遥感数据：海冰密集度

再分析资料：雪深、雪水当量

变量

地面：温度、辐射四分量、感热/潜热通量（计算）、风速、湿度

下垫面：雪深、雪水当量、积雪覆盖、积雪时间、海冰密度等等

大气：温度廓线、比湿廓线、位温廓线、风速廓线 （边界层，20-15Km以下）

计算&分析

一般使用标准：
平均偏差（MB）、均方根偏差（RMSD）、相关系数（COR）

WRF设置/敏感性实验

模拟个例选择：
冬季个例：2020.1.25-1.30：与MOSAiC的观测时间与模拟工作(Evaluation of simulations of near-surface variables using the regional climate model CCLM
for the MOSAiC winter period)对应。
春季个例：2020.4.22-4.26

分辨率：27Km，一层嵌套

模式层顶：10hPa

相关设定：

 &physics
! physics_suite                       = 'CONUS'
 mp_physics                          =  8,    -1,
 cu_physics                          =  3,    -1,
 cu_rad_feedback                     = .true.
 ra_lw_physics                       =  4,    -1,
 ra_sw_physics                       =  4,    -1,
 bl_pbl_physics                      =  2,    -1,
 sf_sfclay_physics                   =  2,    -1,
 sf_surface_physics                  =  4,    -1,
 radt                                = 27,    15,
 bldt                                = 0,     0,
 cudt                                = 0,     0,
 icloud                              = 1,
 num_land_cat                        = 21,
 sf_urban_physics                    = 0,     0,
 fractional_seaice                   = 1,
 /
注：sf_clay和bl_pbl选择5（MYNN）则会出现模式中断现象

敏感性实验：

Case	Seaice	SNOW	Ice freeboard	Snow albedo	Time
p0	AMSR2	ERA5	RDEFT4	Default	Winter,Spring
p1	No	ERA5	RDEFT4	Default	Winter
p2	AMSR2	No	RDEFT4	Default	Winter
p3	AMSR2	ERA5	RDEFT4	reduced by one-third	Winter
p4	RDEFT4	ERA5	No	Default	Wintet,Spring
p5	RDEFT4	ERA5	RDEFT4	Default	Wintet,Spring
p6	AMSR2	Fnl	RDEFT4	Default	Winter,Spring
p7	ERA5	ERA5	RDEFT4	Default	Winter,Spring

p0:对照组，默认设定。

p1-3：分别测试模式对于海冰、积雪、及雪反照率的敏感性,只有冬季个例。

p4-6：测试模式对于积雪资料、海冰资料与航道冰的敏感性与评估，和观测资料对比。

例句

• Moreover, all of these regional processes are
  subject to, and possibly play a role in, potential shifts in large-scale atmospheric circulation.(研究意义)
• Our understanding of Arctic atmospheric processes is based on spatially and temporally sparse observations over the last decades using a variety of approaches.(不确定性)
• Despite the vast knowledge gained from past Arctic
  observations, numerous uncertainties remain in modeling the Arctic atmosphere and its interactions within the coupled climate system.(引出研究目标)
• struggle to represent…… , ……are likely oversimplified,leading to major issues in simulating this key surface coupling process with stark implications for sea ice properties