垂直混合方案对全球海洋环流模式模拟结果的影响对比研究

利用Modular Ocean Model version4(MOM4)海洋环流模式设计了2个全球海洋-海冰耦合的数值实验,以分析比较Pacanowski and Philander(PP)和K-Profile Parameterization(KPP)两种不同垂直混合方案在全球海洋上层模拟中的表现。实验结果表明,PP和KPP方案在中纬和高纬海域模拟海温差别较大,后者模拟结果好于前者;在低纬海域差别较小,但赤道断面PP方案模拟结果较好;KPP方案能很好地模拟太平洋赤道潜流,而PP方案模拟的赤道潜流位置偏浅。

不同时间频次的外强迫对全球大洋海温模拟的影响

研究了不同时间频次外强迫对全球海洋环流模式MOM4的海温模拟的影响,并分析了其影响海温模拟的物理机制。结果表明:由于时间平均产生的不同时间频次的外强迫具有相同的气候态,但是其强度差异较大。采用不同时间频次的外强迫均能较好的重现全球海温的大尺度时空分布特征,且对海温异常的模拟跟观测较为接近,但是不同时间频次外强迫对全球海温平均值的模拟偏差较大,其中逐6 h的外强迫模拟的全球平均海温相对于逐月外强迫模拟的全球平均海温改进了0.74℃。高频强迫模拟的海温更加接近观测,其对全球海洋起着冷却的作用。这种冷却作用在中高纬度海域主要通过加强垂直混合导致,而在低纬海域可能是平流过程及热通量导致。

全球海洋模式中不同海表热力与动力强迫对海温模拟的影响

对比了两套不同空间分辨率的海表热通量和风应力资料的差异,并将这两套外强迫数据作为全球海洋环流模式MOM4的上边界,研究不同的外强迫对全球海温模拟的影响。通过将两组试验的全球海温的气候态SST、经向平均的垂直海温、海温的季节及年际变化特征与SODA数据进行对比分析。结果表明:不同的外强迫对全球海温的模拟具有重要的影响,虽然采用这两套外强迫数据模拟的海温在大尺度的空间分布上与观测较为一致,但同时也存在一定的差异。这些差异总体表现为:采用CFSR数据作为模式外强迫时,模拟的海温表现为印度洋及大西洋区域的海温误差相对较小,而采用NCEP数据作为模式外强迫时,模拟的海温表现为太平洋区域的海温误差相对较小。两组试验模拟的海温差异的分布及特征与这两套数据净热通量差异的分布及风应力差异的分布相一致。未来建立海洋气候预测系统时,应该根据业务需求更加合理的选择外强迫数据。