利用WACCM-3模式对平流层动力、热力场及微量化学成分季节变化的数值模拟研究

利用美国NCAR最新的化学-气候耦合模式WACCM-3对平流层风场、温度场以及平流层臭氧等多种微量气体成分(O3,CH4,N2O,H2O,HCl,HNO3)的季节变化进行了数值模拟,并使用ECMWF再分析资料与美国UARS卫星搭载的HALOE,MLS,CLAES等探测器的观测资料,对模式输出的动力、热力及化学成分浓度的气候平均值进行了验证.结果表明,在气候平均海表温度值驱动下,WACCM-3模式能够很好地再现ECMWF资料中平流层纬向平均风场与温度场的季节变化.模拟结果中平流层化学成分的经向-垂直分布及其季节变化与卫星观测结果基本一致.模式的动力、热力场在极地平流层以及热带对流层顶等区域存在一定的偏差.这些偏差对于微量气体成分分布的模拟具有一定影响,特别是南半球冬(7月)、春(10月)季节南极平流层低层极夜急流偏强,造成极地地区附近的输送障碍增强,从而导致CH4,N2O,H2O浓度比观测偏低.此外,WACCM-3缺少热带平流层风场的准两年振荡(QBO)机制,这对于热带平流层东风急流以及低纬度平流层O3,CH4,N2O,H2O等成分经向输送的模拟结果也有一定影响.