区域海气耦合模式FROALS发展完善及其对东亚-西北太平洋季风的模拟和预估

The provision of climate change information at regional to local scales is an important requirement to support informed decision making. Recognizing the fundamental spatial scale gap between the regional climate information directly available from CMIP5 and that required for impact, adaptation and vulnerability assessment and decision making, the Task Force on Regional Climate Downscaling (TFRCD), which is established by the World Climate Research Program (WCRP) in 2008, developed the Coordinated regional Downscaling Experiment (CORDEX). But most of the regional climate models involved in CORDEX do not take into account the regional air-sea interaction process. Previous studies have indicated that the inclusion of regional air-sea interaction improves the simulation of rainfall and atmospheric circulation over Asia-Western North Pacific. In this project, we will at first improve the performance of regional ocean-atmosphere coupled model (FROALS), which is developed by State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics (LASG)/Institute of Atmospheric Physics (IAP), in simulating the East Asian-Western North Pacific monsoon. Then the advanced FROALS will be employed to carry out the model evaluation framework and climate projection framework designed by CORDEX over East Asia-Western North Pacific. The lateral boundary of the FROALS will be derived from the current climate simulations and future climate projections by a coupled global circulation model FGOALS. This project will obtain high resolution climate change information over East Asia-Western North Pacific, explore the impacts of regional air-sea coupling process on simulating and projecting the East Asia-Western North Pacific monsoon, and enrich our understanding on the mechanisms of climate variability over East Asia-Western North Pacific.

区域尺度的气候变化信息是进行科学决策的重要基础。为推动CMIP5气候预估结果更好地服务于气候变化影响、适应和脆弱性评估以及政府决策，世界气候研究计划（WCRP）成立了"区域气候降尺度"特别工作组（TFRCD），发起了国际区域气候降尺度试验（CORDEX）。其中所使用的区域气候模式大多没有考虑局地海气相互作用过程。此前的研究表明，考虑局地海气相互作用后，可以改善亚洲-西北太平洋季风区降水和环流的模拟。本项目将利用中国科学院大气物理研究所LASG国家重点实验室研制的区域海气耦合模式FROALS，在改进其模拟性能的基础上，对东亚-西北太平洋地区当代气候进行模拟，并按照CORDEX国际计划的设计，对该地区未来气候变化进行降尺度预估，揭示区域海气耦合过程对该地区气候模拟和预估的影响，加深我们对东亚-西北太平洋地区气候变异机理的理解。

区域尺度的气候变化信息是进行科学决策的重要基础。动力或统计降尺度是获取区域气候变化信息的重要途径。此前针对东亚-西北太平洋地区的动力降尺度研究大多没有考虑局地海气相互作用过程。研究表明，考虑局地海气相互作用后，可以改善亚洲-西北太平洋季风区降水和环流的模拟。本项目利用中国科学院大气物理研究所LASG国家重点实验室研制的区域海气耦合模式FROALS，在改进其模拟性能的基础上，对东亚-西北太平洋地区当代气候进行模拟，并按照CORDEX 国际计划的设计，对该地区未来气候变化进行降尺度预估，揭示区域海气耦合过程对该地区气候模拟和预估的影响，加深对东亚-西北太平洋地区气候变异机理的理解。 . 过去三年,在该项目的资助下,围绕区域海气耦合模式FROALS的发展和应用,取得的主要结果概述如下:. (1) 利用快速模拟退火（MVFSA）的采样技术，改进了区域大气模式RegCM在CORDEX东亚区域的性能。优化后的模拟的夏季平均降水较之参照试验（默认设定）有一定程度的改进（改善幅度20%）。优化试验极大缓解了参照试验中西北太平洋地区和孟加拉湾地区模拟降水偏多的误差，并且改进了参照试验在ITCZ地区降水模拟偏少的误差。分析表明，降水模拟对“对流抑制准则”参数最为敏感。. (2) 基于OASIS3耦合器，将区域气候模式RegCM3和全球海洋模式LICOM耦合，建立了一个区域海气耦合模式FROALS（Flexible Regional Ocean-Atmosphere-Land System）。评估结果显示，与未耦合试验相比，局地耦合试验能够显著提高西北太平洋(WNP)地区降水气候态和年际变率的模拟效果,突显了局地海气相互作用在WNPSM气候态和年际变率模拟中的重要性。. (3) 利用区域海气耦合模式FROALS和区域气候模式RegCM，对全球气候系统模式FGOALS-g2模拟和预估结果进行了动力降尺度，完成了CORDEX东亚区域的历史气候（1980-2005）和RCP4.5/8.5预估情景下（2010-2040，2040-2070，2070-2100）的试验。对比分析结果表明，经过动力降尺度后，区域海气耦合模式模拟的东亚地区夏季降水、极端降水指数优于单独区域气候模式、全球气候模式的模拟结果。. 在该项目资助下,已正式发表学术论文8篇, 其中SCI论文6篇。