海气耦合模式CESM1中热带印度洋SST模拟偏差的来源分析

热带海表温度(SST)模拟偏差是困扰海气耦合模式发展的经典问题之一,其原因仍不完全清晰。针对海气耦合模式CESM1(Community Earth System Model version 1)模拟的热带印度洋SST偏差,我设计了单独大气-陆面模式、单独海洋-海冰模式以及海气耦合模式等一系列数值实验。在此基础上,采用大气-陆面模式和海洋-海冰模式隐式(implicit)SST偏差的分析方法,诊断了CESM1模拟的热带印度洋SST偏差的来源,并分析了大气模式和海洋模式中影响热带印度洋上层海温模拟的主要因素。通过分析热带印度洋不同地区SST的模拟偏差来源,发现耦合模式CESM1中孟加拉湾SST模拟偏冷主要是由海洋-海冰模式中过强的垂直混合、平流作用等海洋动力偏差引起的。在阿拉伯海和赤道西印度洋,过多的潜热释放导致SST降低,大气-陆面模式模拟误差是这两个海域SST冷偏差的主要来源。对于赤道中印度洋,潜热通量偏差和垂直混合、平流作用等模拟误差共同影响上层海水温度,潜热释放偏少、海水垂直混合偏弱以及经向平流向南输送过多暖水使耦合模式模拟的赤道中印度洋SST出现暖偏差,而在赤道东印度洋,模拟的SST偏冷是由大气-陆面模式中短波辐射偏少和海洋-海冰模式中海水垂直混合过强引起的,潜热通量偏差影响较小。分析表明,耦合模式中海气相互作用只影响SST模拟偏差的大小,但不是引起SST偏差的根本原因。

2010年夏季北极海冰数值预报试验

为保障中国第四次北极科学考察的顺利开展,于2010年6—8月开展了北极海冰预报预测服务。预报试验基于MITgcm(麻省理工学院通用环流模式),以NCEP GFS(美国国家环境预测中心全球预报系统)资料为大气强迫,初始化分别使用美国冰雪中心SSM/I(专用微波成像仪)或德国不莱梅大学AMSR-E(地球观测系统先进微波扫描辐射计)北极海冰密集度卫星资料。对2010年6—8月数值预报结果的初步评估表明,预报结果同卫星观测资料比较一致。在发生快速海冰变化的太平洋扇区,预报结果优于惯性预报,表明模式具有较好的局地海冰数值预报能力。

大西洋经向翻转环流的模拟对海表驱动场时间和空间分辨率的敏感性分析

基于全球海洋-海冰耦合数值模式,研究了不同时间和空间分辨率的海表驱动场对大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)和海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)模拟的影响。敏感性数值实验结果表明,海表驱动场时间和空间分辨率的不同不仅会影响SST的模拟,而且会显著影响AMOC强度的模拟。相比高时间分辨率的海表驱动场,时间和空间分辨率的降低会造成AMOC模拟强度的减弱和SST的升高。月平均驱动场驱动的AMOC比6h分辨率驱动场驱动的控制实验减少6.7Sv,降低了34%;同为6h分辨率,粗空间分辨率大气驱动场模拟的AMOC比高空间分辨率实验减少1.4Sv,降低了7%。对海洋上层流场和海表热通量进一步分析表明,低时间和空间分辨率的海表风场的减弱是导致AMOC减弱和SST升高的主要原因。