气候系统模式FGOALS模拟的南亚夏季风：偏差和原因分析     

黄昕  周天军  吴波  陈晓龙 《大气科学》2019,43(2):437-455

本文通过与观测和再分析资料的对比,评估了LASG/IAP发展的气候系统模式FGOALS的两个版本FGOALS-g2和FGOALS-s2对南亚夏季风的气候态和年际变率的模拟能力,并使用水汽收支方程诊断,研究了造成降水模拟偏差的原因。结果表明,两个模式夏季气候态降水均在陆地季风槽内偏少,印度半岛附近海域偏多,在降水年循环中表现为夏季北侧辐合带北推范围不足。FGOALS-g2中赤道印度洋"东西型"海温偏差导致模拟的东赤道印度洋海上辐合带偏弱,而FGOALS-s2中印度洋"南北型"海温偏差导致模拟的海上辐合带偏向西南。水汽收支分析表明,两个模式中气候态夏季风降水的模拟偏差主要来自于整层积分的水汽通量,尤其是垂直动力平流项的模拟偏差。一方面,夏季阿拉伯海和孟加拉湾的海温偏冷而赤道西印度洋海温偏暖,造成向印度半岛的水汽输送偏少;另一方面,对流层温度偏冷,冷中心位于印度半岛北部对流层上层,同时季风槽内总云量偏少,云长波辐射效应偏弱,对流层经向温度梯度偏弱以及大气湿静力稳定度偏强引起的下沉异常造成陆地季风槽内降水偏少。在年际变率上,观测中南亚夏季风环流和降水指数与Ni?o3.4指数存在负相关关系,但FGOALS两个版本模式均存在较大偏差。两个模式中与ENSO暖事件相关的沃克环流异常下沉支和对应的负降水异常西移至赤道以南的热带中西印度洋,沿赤道非对称的加热异常令两个模式中越赤道环流季风增强,导致印度半岛南部产生正降水异常。ENSO相关的沃克环流异常下沉支及其对应的负降水异常偏西与两个模式对热带南印度洋气候态降水的模拟偏差有关。研究结果表明,若要提高FGOALS两个版本模式对南亚夏季风气候态模拟技巧,需减小耦合模式对印度洋海温、对流层温度及云的模拟偏差;若要提高南亚夏季风和ENSO相关性模拟技巧需要提高模式对热带印度洋气候态降水以及与ENSO相关的环流异常的模拟能力。  相似文献   

影响夏季西北太平洋副热带高压年际变率的关键海区及影响机制   总被引：3，自引：0，他引：3       下载免费PDF全文

何超  周天军  吴波 《Acta Meteorologica Sinica》2015,73(5):940-951

西北太平洋副热带高压(西太副高)是影响东亚夏季气候的主要环流系统,其年际变率受热带多个海区的海-气相互作用过程的调控。为明确影响夏季西太副高的关键海区及其影响机制,在总结最近十余年来相关研究进展的基础上,归纳出影响夏季西太副高年际变率的5个关键海区,包括赤道中东太平洋、热带印度洋、副热带西北太平洋、海洋大陆附近海区以及热带大西洋。阐述了这5个关键海区的海温异常影响西太副高年际变率的机制,并探讨了5个关键海区海温异常的形成机制。围绕夏季西太副高的年际变率,回顾了当前气候模式的模拟和预测研究的现状。最后,提出了本领域亟待解决的关键科学问题,展望未来可能的研究热点。  相似文献   

LASG/IAP和BCC大气环流模式模拟的云辐射强迫之比较   总被引：12，自引：8，他引：4       下载免费PDF全文

郭准  吴春强  周天军 《大气科学》2011,35(4):739-752

通过与ISCCP (International Satellite Cloud Climatology Project)逐月辐射资料的比较,本文从气候态和对ENSO响应的角度,评估了国内的三个大气环流模式BCC AGCM、IAP GAMIL和IAP SAMIL对云辐射强迫的模拟能力,讨论了影响模拟结果不确定性的因素.分...  相似文献   

区域海气耦合模式FROALS模拟的西北太平洋环流及其年际变率   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘博  周天军  邹立维  董璐 《海洋学报》2015,37(9):17-28

本文利用区域海气耦合模式FROALS(Flexible Regional Ocean-Atmosphere-Land System)对西北太平洋地区1984-2007年连续积分结果,对比SODA(Simple Ocean Data Assimilation)同化资料讨论了西北太平洋海表温度和表层洋流的气候态及年际变率。结果表明,FROALS基本能够再现冬、夏季季节平均的海温型,但均存在一个明显的冷偏差;FROALS对气候平均态的表层洋流有较高的模拟技巧,对于冬、夏季的表层洋流型都能够再现。另外,表层洋流的模拟偏差与海表高度的模拟偏差直接相关。由于模式模拟的黑潮热输送较观测偏强,使得模式模拟的海洋热输送倾向于使黑潮路径上的海温呈现正偏差。从表层洋流的年际变率来看,模式模拟的与ENSO(El Nio-South Oscillation)相联系的年际变率信号与观测相似:在El Nio年,北赤道流和棉兰老流增强,低纬度西太平洋海表高度降低,而在La Nia年则呈现出相反的形态,但是在模式中这种信号稍强于观测。  相似文献   

Climate Change in China Congruent with the Linear Trends of the Annular Modes   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

周天军  李建 《大气和海洋科学快报》2008,1(1):1-7

The authors exploit the remarkable connection between the Chinese climate trends and the annular modes by partitioning the trends into components linearly congruent with and linearly independent of the annular modes. Results show that the winter hemisphere annular mode has closer connection to Chinese climate than the summer one, e.g., the wetting JJA (June-July-August) rainfall trend along the Yangtze River valley and the associated temperature trends are significantly linearly congruent with the trend of the southern annular mode, while the JFM (January-February-March) climate trends are closely linked to the northern annular mode. The seasonal differences of a meridional wave-train-like chain across the equatorial Pacific associated with the annular modes are responsible for the seasonal-dependent connections to Chinese climate. Citation: Zhou, T. J., and J. Li, 2008: Climate change in China congruent with the linear trends of the annular modes, Atmos. Oceanic Sci. Lett., 1, 1-7  相似文献   

SMIP2试验对亚洲夏季风的模拟能力及其可预报性的分析   总被引：4，自引：2，他引：2       下载免费PDF全文

施洪波  周天军  万慧 《大气科学》2008,32(1):36-52

利用参加第二次季节预测模式比较计划（Phase 2 of the Seasonal Prediction Model Intercomparison Project，简称SMIP2）的五个大气环流模式的输出结果，比较了这些模式对亚洲夏季降水的模拟能力，并讨论了大气环流模式在季节尺度上对亚洲夏季风的可预报性。结果表明，各模式能够较好地模拟亚洲夏季降水的大尺度分布特征。除了模拟的东亚夏季降水异常经验正交函数分解第一模态（EOF1）的时间系数与观测之间的相关系数较低之外，多数模式可以大致再现东亚、南亚和西太平洋夏季降水异常EOF1及其对应的时间系数。分析表明，热带地区有很好的可预报性，北半球副热带地区的可预报性尽管也较好，但比热带地区要低，南半球热带以外地区的可预报性较差，陆地上的可预报性比海洋上低。在热带和北半球副热带地区，由海温强迫所产生的较大外部方差对此地高可预报性有很大的贡献。与正常年份相比，模式在强El Ni?o年和强La Ni?a年表现出较高的可预报性，在南亚和印度洋地区大多数模式在El Ni?o年比La Ni?a年产生了更好的可预报性，在中西太平洋区域El Ni?o年可预报性的高值中心较La Ni?a年位置偏西。  相似文献   

近四十年我国东部盛夏日降水特性变化分析   总被引：45，自引：7，他引：38       下载免费PDF全文

李红梅  周天军  宇如聪 《大气科学》2008,32(2):358-370

基于中国地区740台站的日降水资料，细致分析了近40年我国东部盛夏即7、8月份降水长期趋势和年代际变化特征。按小雨、中雨、大雨以及暴雨降水强度分类，探讨了不同强度降水在我国东部降水变化中的贡献。结果表明，中国东部地区盛夏降水变化主要受暴雨强度降水变化的影响，占总降水变化60%以上。近40年来，盛夏长江流域降水量、 降水频率、极端降水频率以及暴雨降水强度均呈增大趋势，在华北地区则呈减小趋势，除降水频率在长江流域的变化趋势绝对值比华北地区小外，另三个指标在长江流域的趋势变化值大约是后者的2倍。降水强度在中国东部表现出一致的增大趋势，但华北地区增大趋势不显著。华北地区降水的减少主要是小雨强度降水频率减小的结果，强降水的频率和强度在该地区也呈微弱的减小趋势，其中小雨强度降水频率减小趋势大值中心值达到-3%/10a，比中雨以上强度降水频率变化趋势值大一个量级；长江流域降水的增多，是各强度降水频率和强度增大共同作用的结果。长江流域和华北地区在区域平均降水频率、降水强度、极端降水频率、最大降水量的时间序列上，彼此均为负相关关系，其中降水频率和极端降水频率序列在两区域的相关系数通过99%的信度检验。Mann-Kendall检验表明，除华北地区降水强度外，其他降水指标均存在显著的年代际跃变。与1970年代末的气候跃变相对应，华北地区降水频率较之长江流域的跃变明显；但长江流域极端降水在1970年代末的跃变较之华北地区更显著，其降水强度、极端降水频率以及最大降水量均于1970年代末期前后发生显著年代际跃变。  相似文献   

气候系统模式FGOALS_gI模拟的小冰期气候   总被引：2，自引：0，他引：2  

张洁  周天军  满文敏  李肇新 《第四纪研究》2009,29(6)

利用1650～1750年逐年变化的太阳辐照度等外强迫资料,驱动中国科学院大气物理研究所LASG发展的快速气候系统模式FGOALS_gl,模拟了小冰期(LIA)气候.把模拟的LIA表面温度变化与重建资料进行对比,结果表明FGOALS_gl对LIA气候具有较强的模拟能力,说明太阳辐照度的自然变化是导致小冰期气候的重要成因.模拟结果显示,LIA时期纬向平均温度变化表现为整个对流层降温,低纬度地Ⅸ的降温中心位于对流层中层,北半球降温幅度大于南半球,高纬地区的降温幅度大于低纬地区.分析发现,中高纬地区的局地温度变化主要与环流异常相对应的冷暖平流有关;低纬地区的降温主要与赤道东风加强有关,东风增强通过增大蒸发和引起次表层冷海水上翻而令表层温度降低.LIA时期的降水变化丰要位于中低纬地区,表现为日界线东(西)侧降水的负(正)异常.与降水异常相对应.Walker环流加强,东太平洋对流活动减弱,它与低纬地区对流层中层冷异常相联系.与大气层顶净短波辐射异常的季节变化相对应,南、北半球夏季平均表面温度异常较之冬季低0.28℃左右.  相似文献   

中国热带海-气相互作用与ENSO动力学及预测研究进展     

任宏利  郑飞  罗京佳  王润  刘明竑  张文君  周天军  周广庆 《气象学报》2020,78(3):351-369

国际上针对海洋-大气系统的观测、理论和模拟方面已经开展了广泛而深入的研究,为短期气候预测水平的不断提升奠定了坚实基础,这其中中国学者做出了许多重要贡献。文中简要回顾了中国学者70年来在热带海-气相互作用与ENSO动力学及预测方面的研究进展。其中,热带海-气相互作用部分主要涉及4个方面的内容:热带太平洋气候特征与ENSO现象、热带印度洋海温主要模态及其与太平洋相互作用、热带大西洋海温主要模态及与海盆的相互作用、中高纬度海-气系统对ENSO的影响;ENSO动力学包括7个方面的内容:基本理论的相关研究、ENSO相关的诊断与模拟研究、两类ENSO相关研究、ENSO触发机制相关研究、ENSO与其他现象的相互作用、外部强迫与大气遥相关、气候变化与ENSO响应;ENSO预测主要包括2个方面的内容:动力-统计ENSO预测方法、ENSO预测系统与应用。最后,还讨论了上述相关方面亟待解决的问题。   相似文献   

中国地球气候系统模式的发展及其模拟和预估   总被引：4，自引：0，他引：4  

周天军  陈梓明  邹立维  陈晓龙  俞永强  王斌  包庆  鲍颖  曹剑  何编  胡帅  李立娟  李建  林岩銮  马利斌  乔方利  容新尧  宋振亚  唐彦丽  吴波  吴统文  辛晓歌  张贺  张明华 《气象学报》2020,78(3):332-350

地球气候系统模式是开展多学科、多圈层集成研究的重要平台,其发展是国际地学领域特别是全球变化领域竞争的前沿。中国的地球气候系统模式研发工作始于20世纪80年代,最近10年得到快速发展。研发格局上已经形成中国科学院、有关部委和高校三足鼎立的局面。文中在简要回顾中国地球气候系统模式早期发展历史的基础上,总结了中国参加第6次耦合模式比较计划的9个地球气候系统模式的技术特点,初步评估了中国4个模式对全球和东亚气候模拟的基本性能,分析了其在4种共享社会经济路径情景下对全球降水与温度的预估变化及其与平衡态气候敏感度的联系。最后,结合国际态势,从发展的角度提出未来中国气候模式研发工作需要加强的8个方向。   相似文献