MS-GWaM：一种用于大气模式的三维瞬态重力波参数化方案

大气模式中的内重力波参数化传统上需做若干简化。最显著的是，它们既依赖忽略水平方向的波传播与平流（单列假设），又依赖垂直方向的瞬时平衡（稳态假设）。尽管这些简化在涵盖某些基本动力效应且保持较小计算量方面理由充分，但已有研究表明这两种机制均可能具有重要意义。特别是，近期引入的多尺度重力波模式（MS-GWaM）成功地将射线追踪方法应用于一种新型瞬态但列状的内重力波参数化（MS-GWaM-1D）。我们将此概念扩展为该参数化的三维版本（MS-GWaM-3D），以模拟亚网格尺度非地形内重力波。所得到的全球波模式——已植入天气预测与气候代码 ICON——包含三维瞬态传播与精确通量计算、依赖于纬度的背景源，以及对流生成的波。MS-GWaM-3D 有助于在气候态纬向平均态中再现中间层顶区域预期的温度与风型，从而被证明是一种可行的内重力波（IGW）参数化。分析全球波作用量收支，我们发现水平波传播与垂直波传播同等重要。相应的波折射包含了先前缺失但众所周知的现象，例如波向极地急流的折射。在全球尺度上，三维波折射导致波依赖于水平流的重新分布，从而改变了纬向平均波阻力以及随之而来的纬向平均风的结构。