气候系统模式FGOALS的发展及其敏感度对气候预估的影响研究

本项目致力于气候系统模式FGOALS的发展和完善，通过如下几个方面的改进，提高FGOALS的模拟能力：减少格点大气模式GAMIL中积云对流参数化的不确定性，改进与其相关的物理现象的模拟，减少气溶胶－云相互作用造成的气候模拟的不确定性；改进谱大气模式SAMIL大气辐射方案SES2中气溶胶辐射参数化方案；改进海洋模式LICOM对热带温跃层、热盐环流、永久温跃层、模式底层和特定区域的模拟；改进陆面模式植被-土壤水文相互作用参数化过程，建立更合理的陆面生物物理过程模型。在模式发展的基础上，充分利用模式的灵活性，揭示影响模式敏感度的关键过程，定量评估气候预估结果的不确定性，以及影响该不确定性的原因，为我国参加国际气候谈判提供科学依据。揭示FGOLAS对过去气候变化的模拟能力，并用其来预估未来气候，特别是东亚气候的变化，为我国经济社会发展提供参考。

气候系统模式是预估未来气候变化趋势的重要工具，但模式之间以及它们和观测资料之间均存在较大差异，模拟和预测结果存在极大的不确定性。其主要原因在于，模式中关键物理过程的参数化方案和模式的耦合反馈过程存在不确定性。气候系统模式的不确定性，已经成为制约气候变化归因分析和预估未来气候变化的关键和难点，亟需改进。本项目旨在发展中国科学院大气物理研究LASG发展的气候系统模式FGOALS2，在理解物理过程的基础上减小模式的不确定性。..项目紧扣项目任务，圆满完成既定目标。2011－2014年已发表研究论文52篇、录用待刊3篇，其中SCI(E)收录43篇，本项目所发展模式FGOALS2的CMIP5、PMIP3和年代际回报和预测试验等结果提交CMIP5，分析文章以专辑的形式在SCI期刊Advanced Atmospheric Sciences上发表，标注课题资助的共10篇。项目所发展的模式FGOALS2结果在Springer出版社出版英文专著一部，另在气象出版社出版模式发展相关译著一部。主要成果如下：..1、利用FGOALS2完成并提交了CMIP5核心试验、PMIP3的中全新世、末次盛冰期，中上新世试验和过去千年模拟，以及年代际回报和预测试验。试验数据已经全部提交给CMIP5，并已经在网上发布和提供下载。.2、改进模式中大气和海洋的物理过程，包括大气模式GAMIL2完成了对流动量输送方案的接入和调试，改进了GAMIL2的双参数化方案中暖云的气溶胶核化方案；大气模式SAMIL2对比了Zhang-McFarlane和Tiedtke两种积云对流参数化方案对热带降水年循环模态模拟的影响；海洋模式LICOM2引入了引潮势和内波混合参数化方案，并系统分析了GM90方案厚度扩散系数和等密度面扩散系数对环流模拟的影响。此外，增加了大气和海洋的碳循环模式，并更新了耦合器，初步形成新的FGOALS版本。.3、在前期系统分析FGOALS模式科学试验的基础上，着重分析了FGOALS科学试验的敏感度，以及海洋物理参数化过程对模式敏感度的影响，理解了模式的不确定性来源。.4、应用多种模式结果和敏感性试验，结合观测资料，开展了多方面的气候变化的机理研究。