Assessing Weather Research and Forecasting (WRF) Model Parameterization Schemes Skill to Simulate Extreme Rainfall Events over Dar es Salaam on 21 December 2011

This paper evaluates the skills of physical Parameterization schemes in simulating extreme rainfall events over Dar es Salaam Region, Tanzania using the Weather Research and Forecasting (WRF) model. The model skill is determined during the 21 December 2011 flooding event. Ten sensitivity experiments have been conducted using Cumulus, Convective and Planetary boundary layer schemes to find the best combination and optimize the WRF model for the study area for heavy rainfall events. Model simulation results were verified against observed data using standard statistical tests. The model simulations show encouraging and better statistical results with the combination of Kain-Fritsch cumulus parameterization scheme, Lin microphysics scheme and Asymmetric Convection Model 2 (ACM2) planetary boundary scheme than any other combinations of physical parameterization schemes over Dar es Salaam region.

Potential impacts of enhanced tropical cyclone activity on the El Ni?o–Southern Oscillation and East Asian monsoon in the mid-Piacenzian warm period

热带气旋不仅是一种严重的灾害性天气事件,其在气候时间尺度也可通过加强海洋上层垂直混合进而调节全球海洋经向热量输送。基于一个海气耦合模式,本文探讨了强热带气旋活动对皮亚琴察暖期(又称晚上新世暖期;约300万年前)ENSO和东亚季风环流的可能影响。模拟结果表明,热带气旋引起的海洋垂直混合加强可造成热带东太平洋显著增温、温跃层加深,但ENSO年际变率减弱。对东亚季风而言,夏季副热带高压南移且西伸,副热带急流减弱并南移,我国南方西南风加强;冬季东亚大槽加深,副热带急流南移,我国北方偏北风加强。上述模拟结果可增进我们对热带气旋气候反馈作用以及晚上新世暖期全球气候特征的认识。

过去千年北大西洋热带气旋生成潜势的模拟研究：基于PMIP3气候模式

本文利用古气候模式比较计划第三阶段（PMIP3）10个耦合模式结果研究了过去千年北大西洋热带气旋生成潜势的空间特征。对于影响热带气旋生成的大尺度环境场而言，模拟结果表明中世纪暖期（950～1200A．D．）热带气旋潜在强度相对于小冰期（1600～1850A．D．）在北大西洋普遍增强，尤其是中纬度地区。中世纪暖期垂直风切变在10°～30°N之间的纬度带显著减小，而对流层中层相对湿度和低层绝对涡度在北大西洋东部增大。基于热带气旋生成潜势指数，中世纪暖期大尺度环境条件有利于热带气旋在北大西洋的生成和发展。同时，中世纪暖期热带气旋高空引导气流为东风异常，有利于热带气旋登陆北美地区。在百年尺度热带气旋气候态的角度，模拟结果与地质证据基本一致。此外，敏感性试验结果表明太阳辐射增加和火山活动减少对中世纪暖期北大西洋热带气旋生成潜势增加均有作用。

上新世海道变化对中国气候的影响

气候记录显示晚新生代全球气候在上新世3～4Ma发生明显变化，这一转变弓海道变化触发的全球变冷密切相关。对于这一时期，以往数值模拟研究较多关注热带海道（中美海道和印尼海道），而白令海峡打开的气候效应往往被忽略。本文利用挪威地球系统模式，模拟了白令海峡打开和热带海道关闭/收缩对中国气候的影响。白令海峡和热带海道的变化，都可以引起全球大部分地区的气候响应；但白令海峡打开的气候影响主要集中在中高纬地区，对热带气候的影响并不显著；而热带海道的变化呵以引起全球大范围地区的温度降低，导致热带太平洋表面温度升高，使得热带太平洋东西之间的温度梯度加强，热带太平洋厄尔尼诺一南方涛动年代际变率加强。对于上新龇中国区域气候而言，热带海道的变化比白令海峡打开的作用更加重要，热带海道关闭／收缩可以引起我国东北和西南地区的气候响应，而白令海峡打开对我国气候的影响几乎可以忽略。

青藏高原主体与周边区域隆升对亚洲季风气候的影响

本文利用全球海气耦合模式，设计并进行了7组高原不同隆升情景的数值试验，集中研究了青藏高原隆升在欧亚内陆干旱演化中的作用。在无高原试验中，亚洲副热带干旱区为东西对称的纬向型分布；随着高原高度的增加，一方面有助于东亚季风降水的向北扩展，另一方面导致欧亚大陆西风强度显著减弱，使得亚洲副热带气候纬向不对称性增加，同时欧亚中纬度干旱面积增加。其原因是，高原隆升导致近地层气温下降，进而大气含水量减小；同时，地形的阻挡效应导致纬向和经向的环流减弱，这两个因素综合导致内陆地区水汽输送的减弱是中亚干旱区范围增加的主要动力学机制。与以往大气模式试验一致，海气耦合试验支持了高原隆升是亚洲内陆水汽输送和降水减少，以及内陆干旱化加剧的重要原因的科学认识。

第四纪北半球冰盖发育与东亚气候的遥相关

新生代东亚气候演化和北半球冰盖演化具有很好的耦合性。这种耦合性在气候学上可以被称为遥相关。一般认为，北半球冰盖的消长通过影响西伯利亚高压来改变东亚气候。第四纪冰期，北半球冰盖的增长，可以加强西伯利亚高压，从而增强东亚冬季风和加剧亚洲内陆干旱程度；反之，间冰期北半球冰盖的消退，可以减弱西伯利亚高压，并加强东亚夏季风。本文利用通用大气模式CAM4，开展理想试验，模拟了北半球冰盖对东亚气候的影响。模拟结果证实，冰期北半球冰盖消长与东亚地区气候变化存在遥相关，很好地支持了地质记录所反映的东亚气候与冰盖演化之间的耦合性。第四纪冰期，北半球气候变冷和冰盖发育，可以加剧我国北方的干旱程度。北半球北美-欧亚冰盖的发育，尤其是冬季，通过影响北半球的槽脊系统，在北美-欧亚冰盖南侧形成一个气旋式环流异常，这对加强我国西北内陆和黄土高原区西风或西北风至关重要。然而我们的模拟并不支持北美-欧亚冰盖通过加强西伯利亚高压来影响东亚冬季大气环流这一传统认识，第四纪北半球冰盖发育与东亚气候的遥相关可能比我们原有的认识复杂。

两个气候模式对我国MIS 5e气候的模拟研究

理解历史时期气候变化的现象和机制,对预测未来气候变化有重要的启示意义。过去多个间冰期中,末次间冰期最暖期(MIS 5e)被认为是研究未来气候变化的典型时期。我们利用NorESM-L和CESM两个气候模式对MIS 5e开展数值模拟研究。模拟结果揭示,由地球轨道参数导致的太阳辐射变化是造成MIS 5e温暖气候的主导因素。在我国,与工业革命前相比,MIS 5e年平均地表温度降低、夏季升高、冬季降低;年降水量和夏季降水量在中部地区减少、其他地区增加,冬季降水量一致减少。与地质记录重建的年平均结果相比,模拟结果整体上比代用资料重建偏冷、偏干。这种模拟与地质记录重建之间的差异可能由以下因素导致:地球系统模式的模拟方案存在简化、古气候代用指标的气候意义存在多解性、模拟的地表温度和降水与代用指标重建结果之间的对比存在不确定性。如何减小模拟与重建记录对比的差异,这仍需在今后的研究中不断探索。