The flexible global ocean-atmosphere-land system model, Grid-point Version 2: FGOALS-g2

This study mainly introduces the development of the Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land System Model: Grid-point Version 2 (FGOALS-g2) and the preliminary evaluations of its performances based on results from the pre-industrial control run and four members of historical runs according to the fifth phase of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) experiment design. The results suggest that many obvious improvements have been achieved by the FGOALS-g2 compared with the previous version,FGOALS-g1, including its climatological mean states, climate variability, and 20th century surface temperature evolution. For example,FGOALS-g2 better simulates the frequency of tropical land precipitation, East Asian Monsoon precipitation and its seasonal cycle, MJO and ENSO, which are closely related to the updated cumulus parameterization scheme, as well as the alleviation of uncertainties in some key parameters in shallow and deep convection schemes, cloud fraction, cloud macro/microphysical processes and the boundary layer scheme in its atmospheric model. The annual cycle of sea surface temperature along the equator in the Pacific is significantly improved in the new version. The sea ice salinity simulation is one of the unique characteristics of FGOALS-g2, although it is somehow inconsistent with empirical observations in the Antarctic.     

Tidal effects on temperature iront in the Yellow Sea

Temperature front (TF) is one of the important features in the Yellow Sea, which forms in spring, thrives in summer, and fades in autumn as thermocline declines. TF intensity |ST| is defined to describe the distribution of TF. Based on the MASNUM wave-tide-circulation coupled model, temperature distribution in the Yellow Sea was simulated with and without tidal effects. Along 36°N, distribution of TF from the simulated results are compared with the observations, and a quantitative analysis is introduced to evaluate the tidal effects on the forming and maintaining processes of the TF. Tidal mixing and the circulation structure adapting to it are the main causes of the TF.     

全球海洋再分析产品的研究现状

随着海洋观测资料的积累和日益丰富,以及海洋数值模式与数据同化方法的不断发展,利用同化系统将海洋数值模式和历史观测资料结合起来,对重构海洋过去的演变以形成再分析资料的作用和意义越来越显著。再分析产品为人们深入了解多时空尺度的海洋运动和探究海洋在气候变化中的作用提供了不可替代的资料基础。受海洋模式与数据同化方法的发展水平和庞大的计算资源需求等方面的限制,全球海洋再分析产品主要由海洋科技强国制作与发布。就当前国内外一些主要的全球海洋再分析计划及其产品进行分析,对各产品的特点及应用中存在的一些问题进行介绍,最后对全球海洋再分析产品未来的发展趋势进行了展望和讨论。     

FIO-CPSv2.0对2021年冬季 ENSO 的预测

2020年冬季(2020年12月至2021年2月),赤道中东太平洋海表温度持续下降,形成了一次拉尼娜事件。2021年春季,海表温度回升,转为中性状态。最新观测发现,2021年秋季以来海表温度再次降低,冬季是否会再次形成拉尼娜事件,其对我国冬季的气候有何影响? 本文利用自然资源部第一海洋研究所发展的短期气候预测系统FIO-CPSv2.0,以2021年10月1日为起报时间,对冬季气候进行了预测。结果表明,赤道中东太平洋冷异常将在11月达到鼎盛,形成一次弱拉尼娜事件,2022年1月将转为中性状态。在连续2年出现拉尼娜现象的气候背景下,2021年11月,除青藏高原、西南地区、东南沿海及台湾气温偏高外,我国大部分地区气温将偏低。12月之后,我国北方气温偏高而南方气温偏低的概率较大。此外,降水预测结果显示,初冬,南方降水偏多,而华北、东北部分地区降水偏少。2022年1月南方降水将偏少,而华北和东北降水将偏多。不同集合之间降水预测结果存在较大差异,表明降水预测结果仍有较高不确定性。     

苏北沿岸水的去向与淡水来源估算

本文基于2006—2007年春、夏、秋、冬季CTD观测的盐度资料分析了苏北沿岸水盐度的季节变化特征,并利用冬、夏季盐度场变化估算了苏北沿岸水的淡水来源。结果表明:冬季苏北沿岸水在东北季风的驱动下顺岸南下,在离开苏北浅滩后转向东南进入东海;夏季低盐的苏北沿岸水分多支向北、向东流出沿岸区,后者汇入南黄海夏季冷水团环流中。估算结果表明苏北沿岸水的淡水来源主要是苏北沿岸的入海径流水,约占总量的65%,次之是降水/蒸发量通量和长江冲淡水沿江苏沿岸的北向扩展。     

南黄海海气热通量观测及其与OAflux数据集比较研究

2007年在南黄海进行了3个航次的热通量观测,包括长、短波辐射,近海表空气温度、湿度,风速,海表皮温等观测数据。依据计算的冬季、春季、秋季三个航次的海气热通量分析了热通量不同季节特征,南黄海海域冬季、春季和秋季平均潜热通量分别为80.7W/m2,5.6W/m2和142.1W/m2,感热通量分别为32.0W/m2,-12.5W/m2和18.9W/m2(海洋向大气传递为正)。将国际较为通用的OAflux数据集与3个季节观测数据做了逐点的比对,作为对OAflux数据集在南黄海海域的评估,结果显示:OAflux数据集热通量结果与观测数据在2006—2007年冬季最为接近,感热和潜热通量均方差是15.3W/m2和21.4W/m2。春季的潜热通量存在明显偏差,均方差为28.4W/m2。秋季的感热和潜热通量均存在显著偏差,均方差分别为20.5W/m2和57.5W/m2。导致春季偏差的主要原因是OAflux数据集和现场观测的近海表空气湿度差异,而秋季偏差则应主要归因于海表温度的偏差。     

不同垂向分布特征的垂直黏性系数对经典定常Ekman螺旋结构的影响

经典定常Ekman螺旋结构的表面漂流应该在南北半球分别沿风向右偏和左偏45°,而已有观测和研究结果表明:在北极和高纬度海域,表面流相对海面风向的偏角小于45°;在大洋低纬度海域,该偏角大于45°.针对该现象,本文设计了理想化数值实验,研究了不同垂向分布特征的垂直黏性系数对经典定常Ekman螺旋结构的影响,结果显示:垂直黏性系数的垂向分布特征对Ekman螺旋结构影响显著,当垂直黏性系数随深度增加而减小时,表面流偏角大于45°;当垂直黏性系数随深度增加而增大时,表面流偏角小于45°;观测到的低纬度海域与极区表面流偏角的不同应该主要由海洋上层垂直黏性系数的不同垂向分布特征产生;螺旋扁平度不等于常数1,但无明显的变化规律;体积输运的大小和方向与经典Ekman理论结果一致,不受垂直黏性系数分布的影响.     

海面风应力偏离风向的观测与分析

针对海气界面风应力方向与风向不一致的现象,2015年2月4日至3月12日在南海博贺观测平台开展了综合观测,利用涡动相关法计算了海气界面风应力,并在3类大气稳定度条件下分析了风应力矢量偏离风矢量的角度变化,进一步讨论了大气层结稳定时两者角度之差与风速的参数化关系。结果表明:在大气层结稳定条件下,风应力矢量偏向风矢量左侧,且偏离角度随逆波龄和风速增大而减小;当大气层结不稳定时,风应力矢量一般偏向风矢量右侧。海气界面风应力矢量受海表面风、波浪以及大气层结的共同调制。     

全球变暖背景下最近40年太平洋海温变化数值模拟

用Non-Boussinesq POP模式和1960—1999年NCEP的1 000 hPa大气温度和风场资料,模拟了最近40 a太平洋海温的变化,通过与实际观测结果比较,得出模拟结果是可信的,并且得到了一些有意义的结果:在海面,太平洋最大的增温发生在赤道中东太平洋,即Niño1-Niño4区内,最大的降温在中纬度南北太平洋中部,除了北半球太平洋西岸40°N附近为降温外,在北半球太平洋沿岸基本上为升温,但太平洋东海岸的升温幅度要远大于西海岸;在太平洋0~483 m深度垂直方向,除了赤道中太平洋区域海温的变化在海面为上升,在169 m处为下降,在483 m处又转为上升外,其他区域海温的变化在垂直方向基本上为线性变化。在全球增暖的背景下,虽然El Niño现象在20世纪90年代以后表现出增强的趋势,但是反映在赤道表面以下的次表层西太平洋暖池中的异常暖中心,在由西向东移动过程中其强度却是减弱的。     

南海北部陆架海域内潮特征的观测研究

利用2014年南海东沙岛西北部海域70余天的流速剖面高频观测资料,研究分析了该海区正压潮、内潮的时空分布特征。结果表明,观测海区正压潮流以O_1,K_1,M_2,S_2为主;斜压潮流中,除四大分潮之外,MU_2与2Q_1分潮能量也较强;内潮的主轴方向基本沿东南-西北方向,近似与局地等深线垂直。全日内潮的锁相部分占全日内潮能量的17.5%,而半日内潮的锁相部分占半日内潮能量的30%;进一步研究发现半日内潮主要由第一模态主导,而全日内潮第二模态占比50%,约为其第一模态能量的两倍;内潮模态能量占比显示出显著的大小潮调制的半月周期。对比不同垂向模态计算方法发现,当流速观测深度有限时,利用全水深温盐资料计算观测范围内流速垂向模态是更为准确的方式。