The Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land system model, Spectral Version 2: FGOALS-s2

The Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land System model, Spectral Version 2 (FGOALS-s2) was used to simulate realistic climates and to study anthropogenic influences on climate change. Specifically, the FGOALS-s2 was integrated with Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) to conduct coordinated experiments that will provide valuable scientific information to climate research communities. The performances of FGOALS-s2 were assessed in simulating major climate phenomena, and documented both the strengths and weaknesses of the model. The results indicate that FGOALS-s2 successfully overcomes climate drift, and realistically models global and regional climate characteristics, including SST, precipitation, and atmospheric circulation. In particular, the model accurately captures annual and semi-annual SST cycles in the equatorial Pacific Ocean, and the main characteristic features of the Asian summer monsoon, which include a low-level southwestern jet and five monsoon rainfall centers. The simulated climate variability was further examined in terms of teleconnections, leading modes of global SST (namely, ENSO), Pacific Decadal Oscillations (PDO), and changes in 19th–20th century climate. The analysis demonstrates that FGOALS-s2 realistically simulates extra-tropical teleconnection patterns of large-scale climate, and irregular ENSO periods. The model gives fairly reasonable reconstructions of spatial patterns of PDO and global monsoon changes in the 20th century. However, because the indirect effects of aerosols are not included in the model, the simulated global temperature change during the period 1850–2005 is greater than the observed warming, by 0.6°C. Some other shortcomings of the model are also noted.     

BCC_CSM1.0模式对20世纪降水及其变率的模拟

应用国家气候中心气候系统模式 (BCC_CSM1.0),在给定温室气体、太阳常数、硫酸盐气溶胶、火山灰等外强迫数据的条件下,对19世纪末到20世纪气候进行模拟。对降水模拟结果的检验表明:BCC_CSM1.0模式能够模拟出全球降水的基本气候状态、季节变化、季节内振荡、年际变化等特征。模拟结果显示:与CMAP及CRU观测分析资料相比基本一致,全球陆地降水在过去一个多世纪中存在上升趋势。同时,模式也存在不足和需要改进之处:模拟降水的时空分布与观测不一致;我国东部地区的雨带季节转变较观测偏快;主要雨带位置较观测偏西、偏北;夏季青藏高原东北侧有虚假的降水中心;热带季节内振荡较实际偏弱;降水年际变率较观测略大,主要发生在降水较明显的热带。BCC_CSM1.0模式模拟的全球陆地降水以及欧亚、亚洲、中国大陆 (中国东部、江南、华北等地区) 平均降水与近105年由观测所得的CRU资料基本一致,但多数地区比观测略偏低。模拟的全球陆地、中国东部、江南、华北等地区的降水趋势也与CRU资料一致;模拟的全球陆地降水在过去105年中有明显的上升趋势,与CRU资料相比,上升趋势更强,但在欧亚、亚洲、中国范围内模拟的降水趋势与观测有一定的差异。     

国家气候中心短期气候预测模式系统业务化进展

该文简要介绍了国家气候中心短期气候预测模式系统的研发成果,并侧重于从海洋资料同化系统、陆面资料同化系统、月动力延伸预测模式系统、季节气候预测模式系统4个方面介绍了第2代短期气候预测模式系统的业务化进展。第2代海洋资料同化系统已初步建成,其对温盐的同化效果总体上优于第1代同化系统;陆面资料同化系统正在研发中,目前已完成其中的多源降水融合子系统的业务建设工作,可为陆面分量提供实时的大气降水强迫分析场;第2代月动力延伸预测系统基于国家气候中心大气环流模式BCC_AGCM2.2建立,已于2012年8月进入准业务运行阶段;第2代季节预测模式系统基于国家气候中心气候系统模式BCC_CSM1.1(m) 建立,将于2013年底投入准业务运行。初步评估表明:第2代月动力延伸预测模式系统和季节气候预测模式系统分别对候、旬、月和季节、年际时间尺度的气候变率体现出了一定的预测能力,其对降水、气温、环流等要素的预测技巧总体上要高于第1代预测系统。     

CCM3模式中LSM积雪方案的改进研究(Ⅱ):全球模拟试验分析

为了进一步检验新LSM积雪方案的气候模拟性能,经文献[1]单站模拟检验后,在本文中又进一步将其加入CCM3模式中,分别积分近两年。模拟结果表明：原LSM和新LSM积雪方案虽然都能再现全球气候的主要平均特征,但经改进后的新积雪方案对全球积雪气候、降水等要素场及环流等的气候模拟性能比原LSM积雪方案更好些。     

沙尘气溶胶的光学特性及辐射强迫效应

在采用OPAC折射指数资料库和对数分布的基础上,利用MIE散射理论和一个简单的概念模型研究了沙尘气溶胶的辐射特性及全球直接辐射强迫值,分析了单相系沙尘气溶胶的消光、散射、吸收效率因子与粒径的关系,讨论了多相系沙尘气溶胶的光学参数随波长的变化特征。结果表明,消光效率因子和散射效率因子随粒径增大而衰减振荡,随波长增大振荡特性逐渐消失。消光系数对众数半径的变化很敏感,单次散射反照率和非对称因子对众数半径的变化不敏感。沙尘气溶胶的直接辐射强迫受气溶胶的单次散射反照率影响很大,随着众数半径的增大,沙尘气溶胶的负的直接辐射强迫值在减小,正辐射强迫值在增大。     

热带太平洋年际尺度和热带不稳定波引起的叶绿素变率对ENSO调制的互补效应

在热带太平洋,观测数据表明海表叶绿素(Chl)表现出年际尺度变率和由热带不稳定波(TIW)引发的中小尺度扰动这两者的共存现象;两者通过海洋生物引发的加热(OBH)反馈对ENSO造成的联合影响尚未得到充分的表征和理解.本文利用一个混合型大气-海洋物理-生物地球化学耦合模式(HCM AOPB)来量化年际和TIW尺度上Chl扰动对ENSO的单独以及联合调制影响. HCM敏感性试验结果证实了两者对ENSO振幅存在相反的作用,其中大尺度Chl年际变率造成的海洋生物-气候反馈效应通过其对上层海洋层结和垂向混合的影响来减弱ENSO,而TIW尺度的Chl扰动则倾向于增强ENSO.气候模式中ENSO的模拟敏感地依赖于对不同尺度上Chl效应的表征方式,因此有必要在气候模式模拟中充分地考虑不同尺度上Chl引发的气候效应.本文揭示了热带太平洋Chl效应是气候模式中ENSO模拟的一个偏差源,可为不同尺度上热带太平洋气候系统与海洋生态系统间相互作用提供新的见解.这些结果也揭示了ENSO调制的复杂性:即热带太平洋海洋生物地球化学过程相关的年际和TIW尺度上的Chl扰动与物理过程间的相互作用可对ENSO产生协同效应.     

一套新的30年全球台站逐日降水资料集:质量控制和评估

对来自全球无线通讯系统(GTS) 1980-2009年全球台站逐日降水资料进行质量控制和检验评估.有效地过滤了错误和不可靠的观测记录,构建了一套新的全球台站逐日降水资料集.利用CMAP和GPCP降水产品进行的检验评估表明,新资料集月降水具有良好的频率分布和空间结构一致性.新资料集与CMAP和GPCP降水的全球平均时间相...     

BCC气候系统模式开展的CMIP5试验介绍

气候系统模式是研究气候变化机理和预测未来气候变化不可替代的工具。世界气候研究计划(WCRP)组织的耦合模式比较计划(CMIP),为国际耦合模式的评估和后续发展提供了重要的平台。参与该计划的试验数据资料被广泛应用于气候变化     

DIFFERENCES BETWEEN DRY AND WET SUMMER IN THE VERTICAL MOTION ON NORTH SIDE OF QINGHAI-XIZANG PLATEAU AND THE THERMAL IMPACT OF PLATEAU

To better analyse and understand the causes of Northwest China(NW China)arid climateformation,firstly the dry and wet standards were chosen and the yearly dry and wet grades on thenorth side of Qinghai-Xizang Plateau(hereafter NSQXP)in summers were classified utilizing therainfall data of five stations over the area in June-August of 1952—1990.Then the differencesbetween the vertical motion over the Qinghai-Xizang Plateau(QXP)and NSQXP in dry and wetsummers were comparatively analyzed using the ECMWF's gridded data of June—August of 1979—1986.Finally the connection between the QXP surface thermal condition and the dry and wetsummers on the NSQXP was discussed as well.The main results are the following:(1)the dry and wet standards taking the rainfall standarddeviation as criterion are suitable for the arid climate area;(2)the QXP may be,to some extent.responsible for the environment background of Middle Asia,NW China and North China aridclimate areas;(3)there are the striking differences between the dominant vertical motion over theQXP and NSQXP in the dry and wet summers of NSQXP:(4)the QXP surface thermal conditionis.to a great extent,responsible for the year—to—year variation of NW China arid climate aswell.     

北半球100 hPa等压面经向风与臭氧总量年变化

本文用多年平均的北半球100hPa经向风和臭氧总量资料分析了两者的关系,结果发现:臭氧总量的变化与100 hPa经向风密切相关,与100 hPa面上北风相对应的是臭氧高值区,与南风对应的是低值区,前者支配后者.充分说明了臭氧总量变化主要受低层平流层环流影响.