BCC_CSM对全球海冰面积和厚度模拟及其误差成因分析

本文评估了国家气候中心发展的BCC_CSM模式对全球海冰的模拟能力,结果表明:该气候系统模式能够较好地模拟出全球海冰面积和厚度的时空分布特征,且南半球海冰模拟能力优于北半球。通过对比分析发现:年平均海冰面积模拟误差最大的区域位于鄂霍次克海、白令海和巴伦支海等海区,年平均海冰厚度分布与观测相近,在北半球冬季模拟的厚度偏薄;从海冰季节变化来看,模拟的夏季海冰面积偏低,冬季偏高;从海冰年际变化来看,近60年南北半球海冰面积模拟都比观测偏多,但南半球偏多幅度较小,然而北半球海冰年际变化趋势的模拟却好于南半球。另外,通过对海冰模拟误差成因分析,发现模拟的净辐射能量收入偏低使得海温异常偏冷,是导致北半球冬季海冰模拟偏多的主要原因。     

BCC_CSM对北极海冰的模拟:CMIP5和CMIP6历史试验比较

本文利用北京气候中心气候系统模式(BCC_CSM)在最近两个耦合模式比较计划(CMIP5和CMIP6)的历史试验模拟结果,对北极海冰范围和冰厚的模拟性能进行了比较,结果表明:(1) CMIP6改善了CMIP5模拟海冰范围季节变化过大的问题,总体上更接近观测结果;(2)两个CMIP试验阶段中BCC_CSM模拟的海冰厚度都偏小,但CMIP6试验对夏季海冰厚度过薄问题有所改进。通过对影响海冰生消过程的冰面和冰底热收支的分析,我们探讨了上述模拟偏差以及CMIP6模拟结果改善的成因。分析表明,8?9月海洋热通量、向下短波辐射和反照率对模拟结果的误差影响较大,CMIP6试验在这些方面有较大改善;而12月至翌年2月,CMIP5模拟的北极海冰范围偏大主要是海洋热通量偏低所导致,CMIP6模拟的海洋热通量较CMIP5大,但北大西洋表层海流的改善才是巴芬湾附近海冰外缘线位置改善的主要原因。CMIP试验模拟的夏季海冰厚度偏薄主要是因为6?8月海洋热通量和冰面热收支都偏大,而CMIP6试验模拟的夏季海冰厚度有所改善主要是由于海洋热通量和净短波辐射的改善。海冰模拟结果的改善与CMIP6海冰模块和大气模块参数化的改进有直接和间接的关系,通过改变短波辐射、冰面反照率和海洋热通量,使BCC_CSM模式对北极海冰的模拟性能也得到有效提高。     

边界条件对北太平洋自然^14C分布的影响

利用一个北太平洋海盆尺度环流模式模拟了北太平洋自然14C的分布和吸收.为了考察开边界与闭边界模式的不同以及不同的开边界条件对模拟结果的影响,相应地做了两个开边界的试验和一个闭边界试验.结果表明,由于自然14C的模拟需要长时间的积分才能达到稳态,因而边界的处理对模拟结果有很大的影响;在闭边界试验中,总体上模拟结果偏大,采用开边界条件打开南边界改变了闭边界中模拟结果偏大的状况.但是,在开边界试验中,边界处观测资料的影响也是显著的.当在边界考虑了出流和入流的不同时,与入流时采用零梯度边界条件的试验相比,入流时边界值给定为观测数据的试验得到了较好的模拟结果,与观测结果更为接近.     

区域海洋模式中的开边界问题

因研究对象不同,目前的海洋环流模式常分为全球模式和海盆尺度(区域)模式,各个模式考虑的物理过程、参数化方法、数值解法和分辨率都不尽相同,因此不同模式的计算结果存在差异,尤其区域尺度上的差异更为明显,这就对发展区域性的海盆尺度环流模式提出了要求.海盆尺度模式可以使用更高的分辨率,考虑更精细的物理和生化过程,从而对区域的刻画更为准确和真实,而且,在碳循环的研究中,陆架边缘海碳循环是新的研究热点,这也需要进一步发展海盆尺度的碳循环模式.另外从计算方面来说,限于目前的计算条件,在未来很长时间内海盆尺度碳循环模式都将与全球模式同时存在并互为补充.