不同初始场及辐射参数化组合方案对太阳辐射模拟效果的影响试验研究

为了提高太阳辐射模拟和预报效果,本文利用2010年1、4、7、10月ECMWF和NCEP再分析资料和WRF-SES2辐射模式系统模拟了北京市观象台站和北京上甸子区域大气本底站的总辐射、散射辐射和直接辐射,并与观测值进行对比,重点分析了模式初始场云量差异对辐射模拟的影响。对NCEP和ECMWF两种再分析资料的太阳辐射模拟效果对比分析,并评估了WRF常用辐射参数化组合方案对太阳辐射模拟效果的影响。初步结论如下： 1)总体而言,北京南郊观象台1、4、7、10月总辐射模拟值较观测值大,散射辐射模拟值较观测值小,总云量模拟值小于观测值。相对来说,多数时段采用ECMWF再分析资料做为初始场的模拟方案(简称EC方案)模拟的总辐射、直接辐射、散射辐射误差小于NCEP再分析资料做为初始场的模拟方案(简称NCEP方案),即EC方案模拟太阳短波辐射效果优于NCEP方案,这可能与EC再分析资料中的云量误差较小有关。 2)相对来说,北京南郊观象台1、4月总辐射模拟效果较好,平均绝对误差较小,其中1月误差分布范围最窄；10月次之,7月稍差；1、4、10月两种方案模拟误差较接近,而7月EC方案的总辐射误差小于NCEP方案,总辐射模拟准确率受云量模拟效果影响较大；1月直接辐射模拟效果较好,4、10月次之,7月稍差。除4月外,其他3个月EC方案模拟的直接辐射误差小于NCEP方案；1、10月散射辐射模拟效果较好,4、7月稍差；4个月EC方案模拟的散射辐射误差小于NCEP方案。 3)上甸子区域大气本底站1月EC方案和NCEP方案总辐射模拟误差较接近,而4、7、10月EC方案模拟的总辐射误差小于NCEP方案；4个月EC方案总云量模拟误差小于NCEP方案。 4)EC和NCEP方案对总辐射、直接辐射和散射辐射的模拟准确率受初始场中云量模拟效果的影响较大；总云量模拟误差小,则总辐射的模拟误差亦相对较小。 5)北京观象台和上甸子区域大气本底站4个月采用WRF模式长波RRTM长波和短波Dudhia辐射参数化方案的模拟方案(简称EC1方案)总辐射、直接辐射模拟效果较采用WRF模式长波RRTM长波和短波RRTMG辐射参数化方案的模拟方案(简称EC2方案)好,散射辐射模拟EC2方案较EC1方案好；EC1方案总云量模拟误差较EC2方案小； 6)北京观象台和上甸子区域大气本底站晴天EC1和EC2方案总辐射、直接辐射和散射辐射模拟误差差异较小；阴雨天EC1和EC2方案总辐射、直接辐射和散射辐射模拟误差差异较大,其中,ECl方案总辐射、直接辐射模拟效果较EC2方案好,散射辐射模拟EC2方案较ECl方案好； 7)北京观象台和上甸子区域大气本底站晴天EC1和EC2方案总云量模拟误差的差异较小：阴雨天EC1和EC2方案总云量模拟误差的差异较大,其中,EC1方案总云量模拟误差较EC2方案小。 8)北京观象台和上甸子区域大气本底站晴天EC1和EC2方案总辐射、直接辐射和散射辐射模拟误差差异较小：阴雨天EC1和EC2方案总辐射、直接辐射和散射辐射模拟误差差异较大,其中,EC1方案总辐射、直接辐射模拟效果较EC2方案好,散射辐射模拟EC2方案较EC1方案好；这与WRF辐射参数化方案的不同而导致的总云量模拟效果不同有关。