NUIST-ESM模式及其参与CMIP6的方案

近几年来,南京信息工程大学(NUIST)地球系统模拟中心致力于地球系统模式研发。最新发展的第三版本南京信息工程大学地球系统模式(NUIST-ESM v3)在原有的基础上改进了边界层方案与对流参数化方案,调整了模式中云物理过程,改进了耦合物理过程和海冰反照率等过程。此版本作为参加第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的模式之一,注册了气候诊断、评估和描述试验(DECK)和历史气候模拟试验(Historical)以及ScenarioMIP、DAMIP、GMMIP、DCPP、PMIP、VolMIP和GeoMIP等7个比较子计划试验。目前DECK和Historical试验都已经完成,正将数据提交到ESGF数据发布平台。CMIP6模式比较子计划也将陆续完成并将发布数据,以供国内外学者下载使用。

末次盛冰期冰盖对全球季风活动的非对称性影响

将新研发的南京信息工程大学地球系统模式(NUIST Earth System Model version 1,NESM1)首次应用于古气候模拟中,在Paleoclmate Modelling Intercomparison Project Phase III(PMIP3)框架下设计了工业革命前(Pre-industrial,PI)、末次盛冰期(Last Glacial Maximum,LGM)和增加大陆冰盖(Ice sheets,IS)试验,验证了模式对工业革命前气候和LGM时期气候的模拟能力,并通过增加大陆冰盖试验分析了其对全球季风活动的非对称性影响。结果表明:与PI时期相比,LGM时期的温度和降水均有显著改变。其中,全球平均温度比PI时期降低了4.7℃,全球平均降水减少了0.3 mm·d^(-1),降水对温度变化的敏感性约2.3%·℃^(-1),这与其他耦合模式结果一致。末次盛冰期大陆冰盖对其气候变化有重要贡献,冰盖引起的地表反照率改变与地形抬升作用导致全球平均气温下降1.2℃,降水量减少0.06 mm·d^(-1)。进一步分析表明,末次盛冰期冰盖对全球气候的影响还具有显著南北半球差异,所导致的温度降低和降水减少主要集中在北半球,其中北半球的降温更是高达南半球的5倍;引起北半球季风区年平均降水减少0.24 mm·d^(-1),降水年较差减小0.34 mm·d^(-1),而南半球变化很小。这是由于北半球大幅降温导致的低层水汽含量减小,并与大陆冰盖引起的欧洲大陆和北美大陆反气旋环流共同作用而影响季风活动。在夏季,减少的低层水汽含量与减弱的季风环流使夏季降水显著减少;而在冬季,加强的季风环流能部分抵消水汽含量减小的作用,故冬季降水稍微减弱。此外,在欧洲大陆和北美大陆附近对流层低层反气旋环流作用下,导致亚欧和北美季风活动区域减小。

地基微波辐射计的亮温观测与模拟数据的一致性分析和云检测

为了利用辐射计观测数据"晴空样本"判断辐射计各通道的工作状态,并找出各通道的订正关系、进一步研究"云天样本",针对在广州市从化区进行观测试验的一台微波辐射计的亮温观测数据(TBM)和相应地点的NCEP大气层结资料,通过辐射传输方程计算得到模拟数据(TBC)并进行全样本一致性对比,根据多通道亮温差值阈值法识别出"晴空样本"与"云天样本"(以及少量歧义数据)。对"晴空"样本进行回归分析,判断该辐射计的工作状态、建立TBM-TBC订正关系,并应用于"全样本"观测数据进行线性订正。根据辐射计云底高度数据与订正后的亮温差值的时间序列对比,证明了多通道亮温差值阈值法识别晴空效果较好。经过订正后的"晴空样本"可直接用于后续的大气温湿度反演流程,而识别出的"云天样本"(含雨天)为后续云参数反演及亮温数据的云影响订正并进入下一步的大气温湿度反演流程打下了基础。