作者:廖洋 王敏 来源:中国科学报 发布时间:2021/10/12 21:13:15
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气候模式系统性误差研究取得重要突破

 

气候模式系统性误差是导致未来气候变化评估存在很大不确定的主要原因,因此模式误差的起因和影响已经成为国际气候模式对比计划最重要的研究内容之一。

记者10月12日从中科院海洋研究所获悉,该所海洋环流与波动重点实验室张荣华课题组副研究员朱聿超等利用最新发布的CMIP6数据,结合湍流观测和数值模拟,首次对热带太平洋次表层温盐误差进行系统性研究,揭示了海洋过程在该误差产生中的关键作用。该成果发表于国际学术期刊《气候杂志》。

据了解,气候变化的原因与未来变化趋势的预测一直都是海洋和大气研究领域中的重要内容。数值模式是进行气候研究的重要工具,然而模式结果与观测之间通常存在较大的系统性差异。这些误差是当前模式中的共性问题,严重限制了模式的模拟和预报能力。

近10年来,耦合模式性能得到了一定的提升,但其对海洋温盐场的模拟几乎没有任何改善。目前对模式误差的研究仅局限于海表面温度误差,但对次表层模拟情况的认识不足。

据介绍,利用最新发布的CMIP6数据,朱聿超等科研人员发现,气候模式在热带西北太平洋和5°N以内的赤道区域产生一个过浅的温跃层,而在热带东北太平洋产生一个过深的温跃层。同时以8°N为中心形成偶极子结构的温跃层强度误差。热带北太平洋中的温跃层误差主要是由海表面风应力旋度误差引起,其又可以进一步归因于热带北太平洋长期存在的热带双辐合带误差。

此外,热带东北太平洋中的温跃层误差又可以归因于海洋模式中背景扩散系数的不真实表征。当用观测的扩散系数代替当前模式中的给定值,可以有效提高模式中热带东北太平洋的温跃层强度。温跃层误差会严重影响海洋环流的模拟,主要包括北赤道逆流模拟偏弱,海洋内部向赤道的水体输运模拟过少和边界过于向东延伸。

该研究揭示了海洋过程在模式误差产生中的重要作用,并阐明该误差对大尺度气候模拟的影响。研究成果被政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告第一工作组报告《气候变化 2021:自然科学基础》引用。论文作者还包括中科院海洋所研究员张荣华、副研究员李德磊以及自然资源部第二海洋研究所陈大可院士。研究得到了国家自然科学基金、中科院战略先导科技专项等项目资助。

相关论文信息:https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0675.1

 
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