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文章扼要介绍了基于LASG/IAP大气环流谱模式(SAMIL)的气候系统模式的新版本FGOALS-s的发展和结构。出于发展一个在东亚季风模拟方面有一定优势的气候系统模式之目的,FGOALS-s的大气模式分量SAMIL采用了较高的水平分辨率R42,这相当于2.8125°(经度)×1.66°(纬度),高于三角截断T42的分辨率。对FGOALS-s在模拟大气、陆面、海洋和海冰的气候平均态,以及主要的年际变率信号方面的能力进行了检验。分析表明,FGOALS-s成功地控制了气候漂移趋势,能够较为真实地模拟大气、海洋和陆面的气候平均态,特别是受益于大气模式的较高分辨率,由中国西南向东北延伸的夏季风雨带的分布,在模式中得到较为真实的再现,表明该模式在东亚夏季风的模拟上具有较强能力。耦合模式能够成功再现El Ni~no事件的非规则周期变化,但是其年际变化的振幅较之观测要弱。赤道中西太平洋年际变率的强度较之赤道中东太平洋要强。在中高纬度,模式模拟的北大西洋涛动模态,在空间分布上与观测接近。FGOALS-s模式存在的主要问题,是模拟的热带海温偏冷、而中纬度海温则偏暖,原因是模式模拟的云量分布存在偏差,它直接影响到海表的净热通量收支。模式模拟的北大西洋高纬度地区的海温明显偏冷,令该地区的年平均海冰分布的范围明显偏大;然而受南极周边海温偏高影响,南极洲周围的海冰范围则偏少。FGOALS-s的未来工作重点,宜放在大气模式的云过程、海洋模式的经向能量输送过程、以及海洋与大气的淡水通量耦合方案的改进方面。 相似文献
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当今气候系统模式发展的重要趋势之一,是通过提高模式的空间分辨率,改进对气候系统中多尺度相互作用过程和极端事件的模拟能力。过去5年里,中国科学院大气物理研究所发展并完善了25 km分辨率大气环流分量模式FAMIL2.2、1/10°分辨率海洋环流分量模式LICOM3.0,并以此为基础建立了高分辨率气候系统模式FGOALS-f3-H。利用上述高分辨率模式,开展了大量的数值模拟试验和预报/预测研究,其中包括国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）的高分辨率模式比较子计划（HighResMIP）,建立了海洋环流预测系统（LFS）等。初步评估分析表明,相对于低分辨率模式,高分辨率模式对气候平均态和气候变率的模拟能力均有明显改进。其中高分辨率大气环流模式可以更好地模拟台风、极端降水事件,高分辨率海洋模式可以更好地模拟海洋中尺度涡旋和西边界流,而高分辨率耦合模式则可以更好重现中尺度海气相互作用过程、热带不稳定波动（TIW）等事件。 相似文献
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本工作发展了一个用于研究热带海洋-大气系统相互作用和El Ni?o/Southern Oscillation动力过程的混合型(hybrid)耦合模式，其中的大气部分为一个由一阶斜压模表示的自由大气和混合行星边界层所组成的简单热带大气模式(区域为热带太平洋:120°E～80°W，30°N～30°S；水平分辨率为2°×2°)，海洋部分为大气物理研究所高分辨率自由表面热带太平洋环流模式(经纬圈方向水平分辨率分别为1°和2°，垂直方向分为不等距的14层)。两模式间的耦合是这样进行的:简单大气模式计算出海表风应力，热通量由松弛公式计算，淡水通量(蒸发与降水之差)由观测资料给定，它们一起作为海洋环流模式(OGCM)的强迫场；而OGCM计算出海表温度(SST)，在其以外地区给定观测到的气候海表温度或陆地温度，作为大气模式的边界条件。本文给出采用逐日、同步耦合方案时模式对热带太平洋气候态模拟结果，表明未采用任何通量修正(fluxes correction)，耦合模式未出现气候漂移(climate drift)现象，并且非常逼真地再现了热带太平洋气候态，特别是海表风场及相伴随的辐合带和降水、海表温度和流场及它们的季节变化。文中还进行了对耦合模式的比较研究，以验证其良好性能和对实际热带太平洋气候系统的模拟能力。 相似文献
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北京气候中心气候系统模式研发进展——在气候变化研究中的应用 总被引：4，自引：2，他引：2
吴统文 宋连春 李伟平 王在志 张华 辛晓歌 张艳武 张莉 李江龙 吴方华 刘一鸣 张芳 史学丽 储敏 张洁 房永杰 汪方 路屹雄 刘向文 魏敏 刘茜霞 周文艳 董敏 赵其庚 季劲钧 Laurent Li 周明煜 《气象学报》2014,72(1):12-29
较全面地介绍了北京气候中心气候系统模式(BCC_CSM)研发所取得的一些进展及其在气候变化研究中的应用,重点介绍了全球近280 km较低分辨率的全球海-陆-气-冰-生物多圈层耦合的气候系统模式BCC_CSM1.1和110 km中等大气分辨率的BCC_CSM1.1(m),以及大气、陆面、海洋、海冰各分量模式的发展。BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)气候系统模式均包含了全球碳循环和动态植被过程。当给定全球人类活动导致的碳源排放后,就可以模拟和预估人类活动对气候变化的影响。BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)已应用于IPCC AR5模式比较,为中外开展气候变化机理分析和未来气候变化预估提供了大量的试验数据。还介绍了BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)参与国际耦合模式比较计划(CMIP5)的大量试验分析评估结果,BCC_CSM能够较好地模拟20世纪气温和降水等气候平均态和季节变化特征,以及近1000年的历史气候变化,所预估的未来100年气候变化与国际上其他模式的CMIP5试验预估结果相当。初步的分析表明,分辨率相对高的BCC_CSM1.1(m)在区域气候平均态的模拟上优于分辨率较低的BCC_CSM1.1。 相似文献
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中国地球气候系统模式研究进展：CMIP计划实施近20年回顾 总被引：1，自引：0，他引：1
在系统总结过去20年从CMIP1到CMIP4世界各国模式的综合情况基础上,回顾了中国气候模式参与CMIP科学试验的概况。在此基础上,慨述了CMIP5的试验设计,总结了参加CMIP5的5个中国气候模式的特点。随后,从高分辨率模式研发、地球系统模式研发、地球气候系统模式最为关键的分量——大气环流模式和海洋环流模式研发的角度,提出了中国地球气候系统模式发展面临的挑战,指出了中国模式发展面临的机遇。针对如何从国家层次协调以实现地球气候模式的可持续发展问题,给出了美国国家科学院最近发布的《推动气候模拟的国家战略》所提出的九条措施作为参考。 相似文献
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2021年8月9日,IPCC发布了第六次评估报告(AR6)第一工作组报告,报告第三章“人类活动对气候系统的影响”定量评估了人类活动对气候系统的影响程度以及气候模式对观测到的平均气候、气候变化和气候变率的模拟性能。报告基于气候系统的多个圈层变量的综合评估明确指出,毋庸置疑的是,自工业化以来人为影响已经使大气、海洋和陆地升温;支撑本次评估的国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）气候模式模拟的大多数大尺度气候指标的近期平均气候,相比前一次评估报告（AR5）中的CMIP5模式结果有所改进。报告在更广泛的领域和区域提供了更多证据表明气候系统中的人类活动影响,但受制于观测、模式与过程认知的不足,在大气、海洋、冰冻圈、生物圈及气候变率模态的多个指标变化中人为影响的贡献方面仍然存在不确定性甚至缺少研究。 相似文献
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对中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的全球海一陆一气耦合气候系统模式(GOALS／LASG)的大气分量进行了发展，主要是提高模式的分辨率。水平分辨率由原来的菱形15波截断(R15)提高到菱形42波截断（R42)；并用实际的海温、海冰为外强迫积分模式10年，将积分结果与观测资料比较以检验模式的气候模拟性能，重点是检验全球季节变化和年际变化的模拟能力。从检验结果看，分辨率增加后模式能成功地模拟出全球气候的主要特征，多种要素场的季节变化与观测也一致；对EI Nifio的响应特征也有很好的反映。但与其它气候模式一样，也存在一些误差。对结果的分析表明，云、辐射方案影响模式的能量平衡，进而影响陆面系统的模拟及降水的分布：对流参数化方案对模拟结果也有很大影响。 相似文献
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气候系统模式FGOALS_gl模拟的赤道太平洋年际变率 总被引：4，自引：1，他引：3
本文分析了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 (LASG/IAP) 发展的气候系统模式FGOALS_gl对赤道太平洋年际变率的模拟能力。结果表明, FGOALS_gl可以较好地模拟出赤道太平洋SST异常年际变率的主要特征, 但模拟的ENSO事件振幅偏大, 且变率周期过于规则。耦合模式模拟的气候平均风应力在热带地区比ERA40再分析资料的风应力强度偏弱30%左右, 由此引起的海洋平均态的变化, 是造成模拟的ENSO振幅偏强的主要原因。FGOALS_gl模拟的ENSO峰值多出现在春季或夏季, 原因可归之于模式模拟的SST季节循环偏差。耦合模式可以合理再现ENSO演变过程, 但观测中SST异常的东传特征在模式中没有得到再现, 这与模拟的ENSO发展模态表现为单一的 “SST模态” 有关。模拟的ENSO位相转换机制与 “充电—放电” 概念模型相符合, 赤道太平洋热含量的变化是维持ENSO振荡的机制。在ENSO暖位相时期, 赤道中东太平洋与印度洋—西太平洋暖池区的海平面气压距平型表现为南方涛动型 (SO型), 200 hPa位势高度分布表现为太平洋—北美遥相关型 (PNA型)。 相似文献
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基于耦合器框架，中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室大气环流谱模式 （SAMIL）最近成功地实现了与海洋、海冰等气候分量模式的耦合，形成了“非通量调整”的海－陆－气－冰直接耦合的气候模式系统（FGOALS-s）。在耦合系统中，由于海温、海冰等的分布由预报模式驱动，大气与海洋、海冰之间引入了相互作用过程，这样大气环流的模拟特征与耦合前会有不同。为分析耦合系统的性能，作者对耦合前后的模拟结果进行了分析比较，重点是大气模拟特征的差异。结果表明，耦合前、后大气环流的基本特征相似，都能成功地模拟出主要的环流系统分布及季节变化，但是由于海温和海冰的模拟存在系统性的偏差，使得耦合后的大气环流受到明显影响。例如耦合后热带海温偏冷，南大洋、北太平洋和北大西洋等中纬度地区的海温偏高，导致海温等值线向高纬海域的伸展较弱，海温经向梯度减小。耦合后海冰在北极区域范围偏大，在南极周边地区则偏小。海温、海冰分布模拟的偏差影响到中、高纬低层大气的温度。热带海温偏低，使得赤道地区降水偏弱，凝结潜热减少，热带对流层中高层温度比耦合前要低，大气温度的经向梯度减小。经向温度梯度的改变，直接影响到对平均经圈环流及西风急流强度的模拟。尽管耦合系统中海温、海冰的模拟存在偏差，但在亚洲季风区，耦合后季风环流及降水等的分布都比耦合前单独大气模式的结果合理，表明通过海[CD*2]气相互作用可减少耦合前季风区的模拟误差，改善季风模拟效果。比较发现，海温、海冰模拟的偏差，除与海洋模式中经向热输送偏弱、海冰模式中海冰处理等有关外，也与大气模式中总云量模拟偏低有关。大气模式本身的误差，特别是云、辐射过程带来的误差，对耦合结果具有极为重要的影响。完全耦合后，这些误差通过与海洋、海冰的反馈作用而放大。因此，对于FGOALS-s而言，要提高耦合系统的整体性能，除改进各气候分量模式的模拟性能外，需要重点改进大气模式中的云、辐射过程。 相似文献
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The impact of the warm SST bias in the Southeast Pacific (SEP) on the quality of seasonal and interannual variability and ENSO prediction in a coupled GCM is investigated. The reduction of this bias is achieved by means of empirical heat flux correction that is constant in time. It leads to a wide range of changes in the tropical Pacific climate including enhanced southeast trades, well-defined dry zone in the SEP, better simulation of the South Pacific Convergence Zone and stronger cross-equatorial asymmetry of the mean state in the eastern Pacific. As a result of the mean climate correction, significant improvements in the simulation of the seasonal cycle of the oceanic and atmospheric states are also observed both at the equator and basin-wide. Due to more realistic simulation of the seasonal evolution of the cold tongue, tropical convection and surface winds in the corrected version of the model, phase-lock of ENSO to the annual cycle looses its strong semi-annual component and becomes quite similar to the observed, although the amplitude of ENSO is reduced. Zonal wind stress response to the SST anomalies in the central-eastern Pacific also becomes more realistic. ENSO retrospective forecast experiments conducted with the directly coupled and the flux-corrected versions of the model demonstrate that deficiencies in the seasonal evolution of the cold tongue/Inter-Tropical Convergence Zone complex (that were largely due to the SEP bias in this model) and the related errors in the ENSO phase-lock to the annual cycle can seriously degrade ENSO prediction. By reducing these errors, ENSO predictive skill in the coupled model was substantially enhanced. 相似文献
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回顾了近年来在中国科学院大气物理研究所开展的有关短期气候预测研究的进展。第一个短期气候数值预测是曾庆存等利用一个耦合了热带太平洋海洋环流模式的全球大气环流模式作出的。1997年，一个基于海气耦合模式的ENSO预测系统，包括一个海洋初始化方案被建立起来，同时也开展了基于海温异常的东亚气候可预测性研究。利用气候变动的准两年信号，王会军等提出了一个可以显著改进模式预测准确率的模式结果修正方案。为了考虑土壤湿度的初始异常对夏季气候的影响，一个利用大气资料如温度、降水等经验地反演土壤湿度的方法也被建立起来。还通过一系列的数值试验研究了 1998年夏季大水发生当中海温异常和大气环流初始异常的作用。 相似文献
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Wang Huijun 《大气科学进展》1994,11(2):230-238
ＭｏｄｅｌｌｉｎｇｔｈｅＩｎｔｅｒａｎｎｕａｌＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆＲｅｇｉｏｎａｌＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｏｖｅｒ ＣｈｉｎａＷａｎｇＨｕｉｊｕｍ（王会军）（ＬＡＳＧ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡ... 相似文献
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Major modes of short-term climate variability in the newly developed NUIST Earth System Model (NESM) 总被引：1，自引：0，他引：1
Jian Cao Bin Wang Baoqiang Xiang Juan Li Tianjie Wu Xiouhua Fu Liguang Wu Jinzhong Min 《大气科学进展》2015,32(5):585-600
A coupled earth system model(ESM) has been developed at the Nanjing University of Information Science and Technology(NUIST) by using version 5.3 of the European Centre Hamburg Model(ECHAM), version 3.4 of the Nucleus for European Modelling of the Ocean(NEMO), and version 4.1 of the Los Alamos sea ice model(CICE). The model is referred to as NUIST ESM1(NESM1). Comprehensive and quantitative metrics are used to assess the model's major modes of climate variability most relevant to subseasonal-to-interannual climate prediction. The model's assessment is placed in a multi-model framework. The model yields a realistic annual mean and annual cycle of equatorial SST, and a reasonably realistic precipitation climatology, but has difficulty in capturing the spring–fall asymmetry and monsoon precipitation domains. The ENSO mode is reproduced well with respect to its spatial structure, power spectrum, phase locking to the annual cycle, and spatial structures of the central Pacific(CP)-ENSO and eastern Pacific(EP)-ENSO; however, the equatorial SST variability,biennial component of ENSO, and the amplitude of CP-ENSO are overestimated. The model captures realistic intraseasonal variability patterns, the vertical-zonal structures of the first two leading predictable modes of Madden–Julian Oscillation(MJO), and its eastward propagation; but the simulated MJO speed is significantly slower than observed. Compared with the T42 version, the high resolution version(T159) demonstrates improved simulation with respect to the climatology, interannual variance, monsoon–ENSO lead–lag correlation, spatial structures of the leading mode of the Asian–Australian monsoon rainfall variability, and the eastward propagation of the MJO. 相似文献
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我国近年来短期气候预测研究的若干进展 总被引：9，自引：4，他引：5
回顾了近年来我国短期气候预测研究的若干进展,主要是在中国科学院大气物理研究所完成的以气候模式为基础的短期气候预测方面工作.第一个基于气候数值模式开展短期气候预测试验的是曾庆存等人,他们所采用的是IAP AGCM耦合一个热带太平洋环流模式(OGCM);1997年,基于耦合气候模式基础上的ENSO预测系统建立起来;同时开展了东亚区气候可预测性研究;利用气候变动的准两年信号提出了对模式预测结果进行有效修正的方案;为了考虑初始土壤湿度异常对夏季气候的影响,建立了气象变量和土壤湿度的经验关系;还系统地研究了1998年海面温度异常和大气春季异常对夏季气候(特别是发生于中国的大水)预测的影响. 相似文献
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区域耦合模式FROALS模拟的西北太平洋热带气旋潜势分布与年际变率:耦合与非耦合试验比较 总被引：2，自引：2，他引：0
热带气旋潜势指数可以合理刻画热带气旋生成的位置与范围, 被广泛应用于评估气候系统模式对热带气旋的模拟。本文使用区域海—气耦合模式FROALS对西北太平洋地区1982～2007年的积分结果, 检验了该模式对热带气旋潜势指数的气候态和年际变率模拟能力, 并从决定热带气旋潜势的五个变量角度, 分析了造成模式模拟偏差的原因。结果表明, 模式可以合理再现西北太平洋地区热带气旋潜势指数的分布, 但由于西北太平洋季风槽模拟偏弱且耦合后模拟海温偏冷, 使得耦合试验模拟的热带气旋潜势指数分布偏弱, 尽管较之单独大气模式, 其模拟的空间分布有改善。在年际变率方面, 模式可以合理再现年际变率中热带气旋潜势指数对ENSO的响应, 且耦合模式优于单独大气模式, 分析表明其原因在于耦合模式模拟的850 hPa季风槽强度与年际变率优于单独大气模式。因此区域耦合模式在模拟热带气旋指数年际变率方面相较大气模式有优势。 相似文献
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M. Latif K. Sperber J. Arblaster P. Braconnot D. Chen A. Colman U. Cubasch C. Cooper P. Delecluse D. Dewitt L. Fairhead G. Flato T. Hogan M. Ji M. Kimoto A. Kitoh T. Knutson H. Le Treut T. Li S. Manabe O. Marti C. Mechoso G. Meehl S. Power E. Roeckner J. Sirven L. Terray A. Vintzileos R. Voß B. Wang W. Washington I. Yoshikawa J. Yu S. Zebiak 《Climate Dynamics》2001,18(3-4):255-276
An ensemble of twenty four coupled ocean-atmosphere models has been compared with respect to their performance in the tropical Pacific. The coupled models span a large portion of the parameter space and differ in many respects. The intercomparison includes TOGA (Tropical Ocean Global Atmosphere)-type models consisting of high-resolution tropical ocean models and coarse-resolution global atmosphere models, coarse-resolution global coupled models, and a few global coupled models with high resolution in the equatorial region in their ocean components. The performance of the annual mean state, the seasonal cycle and the interannual variability are investigated. The primary quantity analysed is sea surface temperature (SST). Additionally, the evolution of interannual heat content variations in the tropical Pacific and the relationship between the interannual SST variations in the equatorial Pacific to fluctuations in the strength of the Indian summer monsoon are investigated. The results can be summarised as follows: almost all models (even those employing flux corrections) still have problems in simulating the SST climatology, although some improvements are found relative to earlier intercomparison studies. Only a few of the coupled models simulate the El Niño/Southern Oscillation (ENSO) in terms of gross equatorial SST anomalies realistically. In particular, many models overestimate the variability in the western equatorial Pacific and underestimate the SST variability in the east. The evolution of interannual heat content variations is similar to that observed in almost all models. Finally, the majority of the models show a strong connection between ENSO and the strength of the Indian summer monsoon. 相似文献
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The seasonal cycle and interannual variability in the tropical oceans simulated by three versions of the Flexible Ocean-Atmosphere-Land System (FGOALS) model (FGOALS-g1.0, FGOALS-g2 and FGOALSs2), which have participated in phases 3 and 5 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP3 and CMIP5), are presented in this paper. The seasonal cycle of SST in the tropical Pacific is realistically reproduced by FGOALS-g2 and FGOALSs2, while it is poorly simulated in FGOALS-g1.0. Three feedback mechanisms responsible for the SST annual cycle in the eastern Pacific are evaluated. The ocean-atmosphere dynamic feedback, which is successfully reproduced by both FGOALS-g2 and FGOALS-s2, plays a key role in determining the SST annual cycle, while the overestimated stratus cloud-SST feedback amplifies the annual cycle in FGOALS-s2. Because of the serious warm bias existing in FGOALS-g1.0, the ocean-atmosphere dynamic feedback is greatly underestimated in FGOALS-g1.0, in which the SST annual cycle is mainly driven by surface solar radiation. FGOALS-g1.0 simulates much stronger ENSO events than observed, whereas FGOALS-g2 and FGOALSs2 successfully simulate the observed ENSO amplitude and period and positive asymmetry, but with less strength. Further ENSO feedback analyses suggest that surface solar radiation feedback is principally responsible for the overestimated ENSO amplitude in FGOALS-g1.0. Both FGOALS-g1.0 and FGOALS-s2 can simulate two different types of El Ni-no events — with maximum SST anomalies in the eastern Pacific (EP) or in the central Pacific (CP) — but FGOALS-g2 is only able to simulate EP El Ni-no, because the negative cloud shortwave forcing feedback by FGOALS-g2 is much stronger than observed in the central Pacific. 相似文献