东亚-西北太平洋地区大气季节内振荡的数值模拟研究

东亚-西北太平洋地区大气季节内振荡（ISO）对中国东部地区的气候变化和旱涝异常具有重要影响，但当前的大气环流模式对该地区大气ISO的模拟能力普遍有限。本项目利用国家气候中心大气环流模式BCC_AGCM对东亚-西北太平洋地区夏季大气ISO进行模拟，分析模式结果和观测之间的偏差，系统评估模式对东亚-西北太平洋地区夏季大气ISO的模拟能力。在此基础上，通过对比BCC_AGCM和相应的海气耦合模式，以及不同分辨率BCC_AGCM的模拟结果，研究海气相互作用和模式水平分辨率对东亚-西北太平洋地区夏季大气ISO强度和北传等特征模拟的影响，并揭示影响机制，为模式的后续发展提供科学依据。

本项目以国家气候中心大气环流模式BCC_AGCM 对大气低频振荡(ISO)的模拟为重点，评估模式对东亚-西北太平洋地区夏季大气ISO的模拟能力,研究海气相互作用和模式水平分辨率对大气ISO模拟的影响。结果发现, BCC_AGCM能较好地模拟出东亚-西北太平洋地区夏季大气ISO 40天左右的主周期以及位于西北太平洋地区的大气ISO活跃区，模拟的低频降水和环流的时空变化特征、ISO的经向传播以及ISO垂直结构也与观测一致。相比观测，模式的主要偏差为模拟的大气ISO强度在西北太平洋地区偏强，在东亚季风区偏弱，模拟大气ISO北传整体偏强。研究发现，ISO强度模拟偏差主要与西北太平洋副热带高压模拟偏弱导致的降水偏差有关，而经向传播模拟偏差与对流-湿度反馈机制相关的向北低频水汽输送偏强有关。. 评估海气耦合模式BCC_CSM发现，模式能模拟出东亚-西北太平洋地区大气ISO的主要特征，模拟结果较单独大气模式具有明显的“增值”，如东亚-西北太平洋地区大气ISO强度增强，北传信号增强。这种“增值”主要是由于耦合模式中低频海温的反馈作用。在低频降水中心的北侧，对流层低层风速减弱、蒸发减弱、辐射增强，使海温升高，风场辐合增强，形成湿汇，有利于低频降水不断向北传播发展。单独大气模式是固定月平均海温，因此缺少低频海温的变化和反馈作用。分析BCC_AGCM T42和T266分辨率的模拟结果发现，提高分辨率后，模式模拟的大气ISO较低分辨率版本有明显改善，特别是ISO强度和水平结构。同时，高分辨率版本模拟的大气ISO北传信号也较粗分辨率版本和观测资料更为显著，这可能与高分辨模式对低频雨带的刻画更为细致有关。与低分辨率BCC_AGCM相比，高分辨率模式模拟的西北太平洋副热带高压的位置和强度与观测更为一致，这一方面通过影响水汽输送改善模式对气候态降水的模拟，进一步通过对流-湿度反馈作用影响对ISO的模拟。