气候系统模式对北极涛动的模拟

本文系统分析了参与IPCC AR4“20世纪气候模拟”（20C3M）的23个气候系统模式模拟的1950—1999年冬季（JFM）北极涛动（AO）．结果表明，在22个模式中，AO模态都表现为北半球中高纬大气年际变率的第一模态．不过，18个模式模拟的AO模态在北太平洋地区表现偏强，有两组模式结果均表明，提高模式的水平分辨率能够克服此偏差．所有模式模拟的AO指数均未出现与观测相当的增强趋势，只有两个模式（ECHO—G和UKMO—HadGEMl）模拟的AO指数与观测存在显著正相关．多数模式能够模拟出纬向风伴随AO位相变化在中高纬出现的偶极子异常特征，部分模式对平流层AO特征的模拟能力仍需要提高．对AO垂直结构模拟较好的模式，例如CCSM3、MRI-CGCM2．3．2和UKMO-HadGEMl，能够较为合理地再现伴随AO指数增强出现的极区平流层变冷和中纬度对流层增暖现象．AO与欧亚大陆地表气温和降水的相关分布，在多数模式中有较好的体现，个别模式还对AO与东亚气候的相关关系具有一定的模拟能力．对AO各指标均有较好模拟能力的模式是UKMO—HadGEMl．本文结果为改进气候系统模式对北极涛动的模拟能力提供了依据，亦为学术界利用IPCC AR4的耦合模式数据、开展与AO相关的气候变率研究提供了基础参考．

IPCC AR4模式中夏季西太平洋副高南北位置特征的模拟

利用IPCCAR4中8个气候系统模式的环流、对流和降水资料,结合实际的观测及再分析资料,从年际尺度上比较分析了这些气候系统模式对夏季西太平洋副热带高压南北位置、暖池对流和江淮降水关系的模拟能力,结果表明在西太平洋副热带高压随纬度分布的模拟中,经向分辨率高的模式存在一定的优势。在夏季西太平洋副热带高压的南北位置、暖池对流和江淮降水关系的模拟上,GFDL-CM2.1能合理地表征三者之间的关系;在影响东亚夏季风年际变化的东亚太平洋遥相关型的模拟上,GFDL-CM2.1和ECHAM5_MPI/OM能够较好地模拟出其特征,其中前者模拟结果要明显好于后者。同时利用GFDL-CM2.1在SRES A1B情景下的试验结果,EAP(East Asia/Pacific)指数与中国东部降水的变化关系得出,随着大气中二氧化碳浓度增加,在21世纪前期,江淮偏旱的概率较高;21世纪后期,江淮降水可能偏多。

全球海气系统年代际突变时空特征的模拟评估

文中评估了5个耦合模式对1880年至今全球海气系统的年平均年代际突变时空特征的模拟能力。19世纪80年代—20世纪90年代,评估了耦合模式对海表温度(SST)和海平面气压(SLP)的年代际突变水平分布的模拟能力;20世纪70—90年代,评估了耦合模式对70、80和90年代这3次年代际突变大气的四维时空特征的模拟。结果表明,在上述2个时段中,5个耦合模式对SST场中年代际突变分布最主要的空间分布型——太平洋年代际振荡(PDO)没有抓住,可能导致了对SST年代际突变的空间分布的模拟能力较差,也没有模拟出SLP年代际突变的行星及其以上尺度的空间结构。20世纪70—90年代,在对流层中,UKMO-HadGEM1模式较好地模拟出了70年代的热带地区500 hPa气温和位势高度,80年代极地SLP,90年代南、北副热带气温和500 hPa气温的年代际突变的空间分布。GFDL-CM2.1模式部分模拟出了90年代的SST和500 hPa温度场突变的水平分布。其余模式中也有行星及以上尺度的年代际突变发生,虽然所模拟出来的突变的时间和空间分布与实际差异都较大,但说明这些模式可以模拟出大尺度气候系统年代际突变,其中包含的物理过程还有待于进一步的研究。在平流层,肖栋(2008年)指出1994年平流层的降温突变可能是1991年Pinatubo火山爆发所造成的臭氧减少导致的。其中,GFDL-CM2.1和ECHAM5/MPI-OM模式较好地模拟出了平流层在1994年的降温突变,CCSM3和UKMO-HadGEM1模式部分模拟出了平流层的变冷突变,而FGC)ALS-g1.0模式没有模拟出来。分析表明,这可能是FGOALS-g1.0模式没有考虑火山灰或者臭氧的作用所致。