青藏高原被誉为“亚洲水塔”,其气候变化的精准模拟对全球气候预测具有重要意义。近日,中国科学院青藏高原研究所地气作用与气候效应团队归纳总结了国际上著名的天气研究与预报模式(WRF)在青藏高原天气和气候变化研究中的应用,系统梳理了过去20年的研究成果,并指出了青藏高原天气和气候变化未来研究方向。
研究指出,受限于对微物理过程、地形抬升效应及对水汽的阻挡作用的模拟精度不足,WRF在青藏高原表现出显著的“湿偏差”和“冷偏差”——即高估降水量、低估气温,给该地区气候预测带来较大的不确定性。通过提升模式水平分辨率至公里级、采用对流解析模拟(CPM)以及改进物理过程参数化方案,可显著降低WRF模拟的偏差(图1)。同时,研究强调,卫星资料同化技术能进一步提升WRF在青藏高原的初始场精度,进而增强其对降水和气温等的预报能力。此外,WRF在重现降水时空分布,尤其在捕捉南北降水反位相变化(南干北湿),以及解析降水系统演变机制等方面有出色的表现(图1)。
然而,青藏高原观测数据稀缺、地形复杂以及参数化方案区域适用性差等问题仍是当前WRF模拟面临的主要挑战。未来,若能结合高分辨率CPM、参数化方案优化与多源数据同化技术,WRF有望在青藏高原天气和气候变化研究中发挥更大的作用。
以上研究成果近日以“Review of WRF for weather and climate change over the Tibetan Plateau”为题,在气候变化研究领域TOP期刊之一《Advances in Climate Change Research》(ACCR)上发表,我所出站博士后刘莲为论文第一作者、马耀明研究员为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金项目(42230610和42205077)资助。
全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674927825002230

图1 观测与WRF模拟的净辐射(a、b)、采用改进方案模拟的冰面能量平衡(c)以及强降雪有利的要素配置(d),其中OBS是观测,Sens1是默认方案,Sens2是改进方案