个大洋环流模式和相应的海气耦合模式的评价-大气科学和地球流体.pdfVIP

维普资讯 第 27卷 第 6期 大 气 科 学 Vo1．27 No．6 2003年 11月 ChineseJournalofAtmosphericSciences NOV． 2003 一 个大洋环流模式和相应 的 海气耦合模式的评估 * I．热带太平洋年平均状态 张学洪 俞永强 宇如聪 刘海龙 周天军 李 薇 (中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点实验室 ，北京 100029) 摘 要 评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点 实验室海洋环流模式 L30T63和海气耦合模式 FCX2M-0模拟的热带太平洋年平均状态 ，资料 取 自L30T63由观测的大气强迫驱动的 Control试验、由NCARCCM3大气强迫驱动 的Spin— up试验 、以及相应的海气耦合模式 FGCM一0。主要 的结论是： (1)在 “准确”的海表强迫 下 ，Control模拟的海面温度和温跃层与观测结果相当接近，模式的固有误差是赤道冷舌过分 西伸和东南太平洋温跃层偏浅。(2)Spinup能模拟 出合理的热带太平洋上层海洋环流 ，但存 在两个问题 ，即：暖池区海面温度显著偏高、沿赤道 的梯度过大 ；赤道温跃层偏浅、东西向 坡度偏小 ，它们分别与 CCM3提供的海表短波辐射通量和风应力的系统误差有关。这两个问 题很可能是海气耦合模式 FGCM-0运行初期误差迅速发展 的重要原因。(3)FGCM-0模拟的 赤道暖池区上层 100m的平均温度比观测低 3~C。分析表明FC~M-0夸大了暖池 区海洋动力 过程的降温作用，使得模拟的 “暖池”在一定程度上具有冷舌 的属性。FGCM-0模拟的热带 南太平洋温跃层比观测结果偏浅数十米到 100m，以致赤道两侧的上层海洋温度分布趋于对 称，成为 “doubleITCZ”现象在上层海洋 中的表现。风应力旋度 的系统误差和垂直混合随深 度衰减过快是温跃层偏浅的两个可能原因；FGCM一0中与北太平洋 中高纬地 区深厚冷偏差相 关的经圈环流也有利于热带温跃层误差 的维持。 关键词 ：热带太平洋 ；海表温度；温跃层；海洋环流模式 ；海气耦合模式 1 引言 气候模式的评估 是气候模式发展和应用研究中的一个重要环节。模式评估的思 路是在记录和分析模式误差的基础上 ，研究模式在物理上的合理程度和误差产生的原 因，以便寻求改进模式的途径。作为气候模式评估的一种重要的方法 ，模式的比较研 究在识别和了解模式共性问题方面是特别有用的，一个成功 的例子是大气环流模式 比 较计划 (AMIP)[。海洋模式的比较研究也有某些进展，例如，Stockdale等 的研究 确认模拟的赤道太平洋冷舌偏强和过于西伸是海洋模式 的普遍 问题 ，提高分辨率和减 2002—06—26收到，2002—10—11收到修改稿 * 中国科学院知识创新工程重要方向项月ZKCX2一SW-210和旧家 自然科学基金资助项 同资 助 维普资讯 950 大 气 科 学 27卷 小粘性有助于改善这种状况。在热带海气耦合模拟的比较研究方面，Mechoso等 的 工作受到广泛的重视 。他们比较了 11个非通量调整型的海气耦合模式 (或称 “直接耦 合模式”)模拟的热带太平洋平均季节循环，指出：直接耦合模式能够在不同程度上模 拟赤道太平洋海表温度 (SST)的东西向不对称特征是一个进步；但是 ，大多数模式模 拟的赤道 中、西太平洋偏冷而远东太平洋偏暖，很少有模式能够模拟 出赤道东太平洋 SST的年循环及其西传的特征，耦合模式倾向于给出赤道南北比较对称的 SST分布， 一 部分模式有明显的 “双辐合带” (doubleITCZ)问题 。总之，热带 (特别是赤道) 太平洋 SST的模拟误差太大是迄今直接耦合模式的最主要的问题之一。他们的这些结 论至今仍在不断地被新的研究结