一種新的海氣耦合模式ECHAM5-NEM03.6的發(fā)展及評(píng)估
發(fā)布時(shí)間:2021-10-24 10:05
本文采用第5代歐洲中心大氣數(shù)值模式ECHAM5(European Center Hamburg model)與歐洲聯(lián)合會(huì)開(kāi)發(fā)的海洋模式NEMO(Nucleus for European Modelling of the Ocean)第 3.6 版,通過(guò)耦合器 OASIS(Ocean Atmosphere Sea Ice Soil)第 3 版進(jìn)行橋接,研發(fā)了新的海氣耦合模式ECHAM5-NEM03.6。新耦合模式積分了 700年,沒(méi)有氣候漂移。模式的模擬性能評(píng)估和誤差來(lái)源分析采用的研究方法包括相關(guān)分析、譜分析、合成分析和泰勒?qǐng)D。模式模擬性能的評(píng)估結(jié)果表明,ECHAM5-NEM03.6的模擬性能良好,在海表溫度(SST)和洋流等方面有明顯的優(yōu)勢(shì),能夠重現(xiàn)熱帶太平洋SST的年際變化特征和ENSO海氣反饋過(guò)程。雖然SST模擬仍然存在冷舌模擬偏強(qiáng)的誤差,但其范圍和程度都比MPI-ESM有所減小。診斷分析的結(jié)果表明造成ECHAM5-NEM03.6 SST模擬誤差的主要因素云輻射反饋。凈輻射通量的模擬誤差在熱帶太平洋上強(qiáng)迫出一個(gè)異常Walker.環(huán)流,造成熱帶太平洋海表東風(fēng)偏強(qiáng),海表動(dòng)量和熱力收支共...
【文章來(lái)源】:云南大學(xué)云南省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:135 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖2.1:研究技術(shù)路線示意圖??2.8泰勒?qǐng)D簡(jiǎn)介??
(Huang等,2014,?Liu等,2018)等耦合模式的變量交換框架和設(shè)置。新研發(fā)的耦??合模式采用ECHAM5.4作為大氣分量模式,采用NEM03.6作為海洋分量模式,??采用OASIS3作為耦合器連接兩個(gè)分量模式(圖3.1)。雖然ECHAM5是相對(duì)于最??新ECHAM6的上一個(gè)版本,但許多研究表明ECHAM5能較為準(zhǔn)確地計(jì)算海氣交??界面上的傳輸通量,因此選擇ECHAM5與海洋模式進(jìn)行耦合仍然具有研宄價(jià)值。??ECHAM5-NEM03.6的分量模式間進(jìn)行動(dòng)量、熱量和物質(zhì)交換的物理量一共23個(gè)。??從ECHAM5經(jīng)耦合器傳遞到NEMO的物理量有17個(gè),包括太陽(yáng)輻射、非太陽(yáng)熱??力通量、風(fēng)應(yīng)力、降水(雪)和蒸發(fā)(升華)量。經(jīng)向和緯向風(fēng)應(yīng)力適量分別傳輸??到海洋模式ORCA2的U網(wǎng)格和V網(wǎng)格上。從海洋模式傳遞到大氣模式的變量共??6個(gè),包括SST、海冰分?jǐn)?shù)、海表洋流和海表反照率等。由于ECHAM5和NEMO??的網(wǎng)格投影方式不同,傳遞物理量時(shí)采用雙線性插值方法進(jìn)行插值,對(duì)矢量變量進(jìn)??行旋轉(zhuǎn)。海洋模式和大氣模式的積分步長(zhǎng)統(tǒng)一設(shè)置為1200s
的積分過(guò)程中沒(méi)有氣候漂移,SST在18.10°C附近振蕩,振幅約為0.03°C,與前??人研究相符(Huang等,2014)。ECHAM5-NEM03.6的氣候態(tài)模擬效果包括氣溫、??降水、海表大氣環(huán)流、海表洋流和輻射收支如圖3.2?3.7所示。由于冬、夏季節(jié)代??表一年中最極端的兩種情況,分析冬、夏季節(jié)的模擬效果,能綜合反映出模式的模??擬能力。??(a)?ECHAM5-NEM03.6?JJA?(b)?ECHAM5-NEM03.6?DJF??9〇°n?9〇°n??二?二??45°S?45°S?C.,??90oS?-(?]?—^ ̄ ̄;?1?1?9〇°S??1?1——:?1?j??0°?90°E?180°?90°W?0°?0°?90°E?180°?90°W?0°??(c)?Obs.?(HadlSST)?jja?(d)?Obs.?(HadlSST)?DJF??■?45?N?A??45°S?45〇s??90°S?-|?j?????1?9〇°S?-|?1??p?—??I???1??0°?90°E?180°?90°W?0°?0°?90°E?180°?90°W?0°??■■■■■??-4?0?4?8?12?16?20?24?28??圖3.2:?ECHAM5-NEM03.6模擬的SST氣候態(tài),左邊為夏季平均(JJA),右邊為冬季平均??(DJF),圖(a)和圖(b)為?ECHAM5-NE1VI03.6?橫擬結(jié)果,圖(c)和圖(d)為?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]減緩一個(gè)新的耦合模式的氣候漂移[J]. 唐彥麗,李立娟,董文杰,王斌. 科學(xué)通報(bào). 2016(12)
[2]Simulation of the Interface between the Indian Summer Monsoon and the East Asian Summer Monsoon:Intercomparison between MPI-ESM and ECHAM5/MPI-OM[J]. Yiran GUO,Jie CAO,Hui LI,Jian WANG,Yuchao DING. Advances in Atmospheric Sciences. 2016(03)
[3]北太平洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流和熱鹽輸送研究綜述[J]. 劉洪偉,張啟龍,段永亮,徐永生. 海洋科學(xué). 2016(01)
[4]The three-dimensional structure and seasonal variation of the North Pacific meridional overturning circulation[J]. LIU Hongwei 1,2,3,ZHANG Qilong 1,2 ,DUAN Yongliang 1,2,3,HOU Yijun 1,2 1 Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences,Qingdao 266071,China 2 Key Laboratory of Ocean Circulation and Waves (KLOCAW),Chinese Academy of Sciences,Qingdao 266071,China 3 The Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Acta Oceanologica Sinica. 2011(03)
[5]SAMIL模式中Tiedtke積云對(duì)流方案對(duì)熱帶降水模擬的影響[J]. 劉琨,劉屹岷,吳國(guó)雄. 大氣科學(xué). 2010(01)
[6]云中液水含量與云光學(xué)厚度的統(tǒng)計(jì)關(guān)系研究[J]. 劉曉春,毛節(jié)泰. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2008(01)
[7]保形平流方案在海洋環(huán)流模式中的應(yīng)用[J]. 肖潺,俞永強(qiáng). 自然科學(xué)進(jìn)展. 2006(11)
[8]中國(guó)關(guān)于積云參數(shù)化方案的應(yīng)用[J]. 劉一鳴. 氣象學(xué)報(bào). 1998(02)
博士論文
[1]基于一個(gè)中間型海氣耦合模式和四維變分同化方法改進(jìn)ENSO的模擬和預(yù)報(bào)[D]. 高川.中國(guó)科學(xué)院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]全球海氣耦合模式對(duì)東亞降水模擬的檢驗(yàn)[D]. 張莉.中國(guó)科學(xué)院研究生院 2008
本文編號(hào):3455086
【文章來(lái)源】:云南大學(xué)云南省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:135 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖2.1:研究技術(shù)路線示意圖??2.8泰勒?qǐng)D簡(jiǎn)介??
(Huang等,2014,?Liu等,2018)等耦合模式的變量交換框架和設(shè)置。新研發(fā)的耦??合模式采用ECHAM5.4作為大氣分量模式,采用NEM03.6作為海洋分量模式,??采用OASIS3作為耦合器連接兩個(gè)分量模式(圖3.1)。雖然ECHAM5是相對(duì)于最??新ECHAM6的上一個(gè)版本,但許多研究表明ECHAM5能較為準(zhǔn)確地計(jì)算海氣交??界面上的傳輸通量,因此選擇ECHAM5與海洋模式進(jìn)行耦合仍然具有研宄價(jià)值。??ECHAM5-NEM03.6的分量模式間進(jìn)行動(dòng)量、熱量和物質(zhì)交換的物理量一共23個(gè)。??從ECHAM5經(jīng)耦合器傳遞到NEMO的物理量有17個(gè),包括太陽(yáng)輻射、非太陽(yáng)熱??力通量、風(fēng)應(yīng)力、降水(雪)和蒸發(fā)(升華)量。經(jīng)向和緯向風(fēng)應(yīng)力適量分別傳輸??到海洋模式ORCA2的U網(wǎng)格和V網(wǎng)格上。從海洋模式傳遞到大氣模式的變量共??6個(gè),包括SST、海冰分?jǐn)?shù)、海表洋流和海表反照率等。由于ECHAM5和NEMO??的網(wǎng)格投影方式不同,傳遞物理量時(shí)采用雙線性插值方法進(jìn)行插值,對(duì)矢量變量進(jìn)??行旋轉(zhuǎn)。海洋模式和大氣模式的積分步長(zhǎng)統(tǒng)一設(shè)置為1200s
的積分過(guò)程中沒(méi)有氣候漂移,SST在18.10°C附近振蕩,振幅約為0.03°C,與前??人研究相符(Huang等,2014)。ECHAM5-NEM03.6的氣候態(tài)模擬效果包括氣溫、??降水、海表大氣環(huán)流、海表洋流和輻射收支如圖3.2?3.7所示。由于冬、夏季節(jié)代??表一年中最極端的兩種情況,分析冬、夏季節(jié)的模擬效果,能綜合反映出模式的模??擬能力。??(a)?ECHAM5-NEM03.6?JJA?(b)?ECHAM5-NEM03.6?DJF??9〇°n?9〇°n??二?二??45°S?45°S?C.,??90oS?-(?]?—^ ̄ ̄;?1?1?9〇°S??1?1——:?1?j??0°?90°E?180°?90°W?0°?0°?90°E?180°?90°W?0°??(c)?Obs.?(HadlSST)?jja?(d)?Obs.?(HadlSST)?DJF??■?45?N?A??45°S?45〇s??90°S?-|?j?????1?9〇°S?-|?1??p?—??I???1??0°?90°E?180°?90°W?0°?0°?90°E?180°?90°W?0°??■■■■■??-4?0?4?8?12?16?20?24?28??圖3.2:?ECHAM5-NEM03.6模擬的SST氣候態(tài),左邊為夏季平均(JJA),右邊為冬季平均??(DJF),圖(a)和圖(b)為?ECHAM5-NE1VI03.6?橫擬結(jié)果,圖(c)和圖(d)為?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]減緩一個(gè)新的耦合模式的氣候漂移[J]. 唐彥麗,李立娟,董文杰,王斌. 科學(xué)通報(bào). 2016(12)
[2]Simulation of the Interface between the Indian Summer Monsoon and the East Asian Summer Monsoon:Intercomparison between MPI-ESM and ECHAM5/MPI-OM[J]. Yiran GUO,Jie CAO,Hui LI,Jian WANG,Yuchao DING. Advances in Atmospheric Sciences. 2016(03)
[3]北太平洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流和熱鹽輸送研究綜述[J]. 劉洪偉,張啟龍,段永亮,徐永生. 海洋科學(xué). 2016(01)
[4]The three-dimensional structure and seasonal variation of the North Pacific meridional overturning circulation[J]. LIU Hongwei 1,2,3,ZHANG Qilong 1,2 ,DUAN Yongliang 1,2,3,HOU Yijun 1,2 1 Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences,Qingdao 266071,China 2 Key Laboratory of Ocean Circulation and Waves (KLOCAW),Chinese Academy of Sciences,Qingdao 266071,China 3 The Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Acta Oceanologica Sinica. 2011(03)
[5]SAMIL模式中Tiedtke積云對(duì)流方案對(duì)熱帶降水模擬的影響[J]. 劉琨,劉屹岷,吳國(guó)雄. 大氣科學(xué). 2010(01)
[6]云中液水含量與云光學(xué)厚度的統(tǒng)計(jì)關(guān)系研究[J]. 劉曉春,毛節(jié)泰. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2008(01)
[7]保形平流方案在海洋環(huán)流模式中的應(yīng)用[J]. 肖潺,俞永強(qiáng). 自然科學(xué)進(jìn)展. 2006(11)
[8]中國(guó)關(guān)于積云參數(shù)化方案的應(yīng)用[J]. 劉一鳴. 氣象學(xué)報(bào). 1998(02)
博士論文
[1]基于一個(gè)中間型海氣耦合模式和四維變分同化方法改進(jìn)ENSO的模擬和預(yù)報(bào)[D]. 高川.中國(guó)科學(xué)院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]全球海氣耦合模式對(duì)東亞降水模擬的檢驗(yàn)[D]. 張莉.中國(guó)科學(xué)院研究生院 2008
本文編號(hào):3455086
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