海气耦合模式热带模拟误差分析

海气耦合模式的热带模拟误差目前是气候系统模式研发和改进的关键瓶颈之一，本项目拟在比较分析IPCC AR4耦合模式热带模拟误差的基础上，利用大气物理研究所LASG发展的耦合模式FGOALS进行在热带太平洋进行区域耦合数值试验，探讨引起海气耦合模式热带模拟偏差的有关海气反馈过程,以及模式在热带外地区的误差如何影响热带地区海洋和大气环流，定量分析可能引起热带模拟误差的主要物理过程。在上述研究工作的基础上建立一个统计大气模式,并将其与大气物理研究所LASG发展的全球海洋环流模式LICOM耦合,重现耦合模式中的热带模拟误差;通过改变统计大气模式中的物理参数,即海气相互作用中不同反馈过程的强度和特征,揭示在耦合模式中热带模拟误差发展的物理机制,以及影响热带模拟误差的关键物理过程.

本项目就是针对耦合模式中热带模拟偏差现象，利用LASG发展的气候系统模式FGOALS以及国际耦合模式比较计划CMIP3和CMIP5模拟结果，分析耦合模式中热带模拟偏差的现象和物理机制，进而有针对性地改进FGOALS的模拟性能，主要研究结果概述如下。.(1)耦合模式云-辐射反馈模拟误差分析：利用CMIP3和CMIP5耦合模式输出结果，对比分析了包括FGOALS在内的多个耦合模式在热带太平洋区域的模拟误差，发现在冷舌区域云－辐射反馈过程偏弱，导致海表热通量的负反馈过程偏弱，初步分析表明这很可能是耦合模式热带模拟误差的原因之一。.(2)耦合模式FGOALS的改进：参与IPCC第四次评估报告的LASG耦合模式FGOALS-g1.0存在比较明显的双赤道辐合带现象，而且赤道冷舌异常偏西，赤道东太平洋SST季节循环以半年循环。经过对大气分量模式、海洋分量模式及其耦合过程的改进，参与IPCC第五次评估报告的LASG耦合模式FGOLAS-s2和FGOALS-g2模拟的赤道平均气候态明显改进，模拟偏差显著减小。.（3）热带海气相互作用诊断分析：比较了参与IPCC第四次和第五次评估报告的三个LASG耦合模式FGOALS-g1.0，FGOALS-s2和FGOALS-g2，讨论了其季节变化和年际变化改进的主要原因。发现对于赤道东太平洋SST季节变化改进的主要原因，是新版本耦合模式更好地赤道南北SST不对称性及其越赤道经向风; 对于ENSO模拟的改进，主要是新版本模拟的热力负反馈比原版本有明显改进。.（4）耦合模式短期气候预测试验：利用现有的耦合模式版本，利用一个简单的SST资料同化方案，进行了短期气候预测试验，发现该模式可以提前6－12个月预测ENSO事件，并且对于东亚夏季风异常也有一定的预测能力。