Sensitivity of the upper ocean temperature and circulation in the equatorial Pacific to solar radiation penetration due to phytoplankton

Solar radiation penetration in the upper ocean is strongly modulated by phytoplankton, which impacts the upper ocean temperature structure, especially in the regions abundant with phytoplankton. In the paper, a new solar radiation penetration scheme, based on the concentration of chlorophyll-a, was introduced into the LASG/IAP （State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics/Institute of Atmospheric Physics） Climate system Ocean Model （LICOM）. By comparing the simulations using this new scheme with those using the old scheme that included the constant e-folding attenuation depths in LICOM, it was found that the sea surface temperature （SST） and circulation in the central and eastern equatorial Pacific were both sensitive to the amount of phytoplankton present. Distinct from other regions, the increase of chlorophyll-a concentration would lead to SST decrease in the central and eastern equatorial Pacific. The higher chlorophyll-a concentration at the equator in comparison to the off-equator regions can enlarge the subsurface temperature gradient, which in turn strengthens the upper current near the equator and induces an enhancing upwelling. The enhancing upwelling can then lead to a decrease in the SST in the central and eastern equatorial Pacific. The results of these two sensitive experiments testify to the fact that the meridional gradient in the chlorophyll-a concentration can result in an enhancement in the upper current and a decrease in the SST, along with the observation that a high chlorophyll-a concentration at the equator is one of the predominant reasons leading to a decrease in the SST. This study points out that these results can be qualitatively different simply because of the choice of the solar radiation penetration schemes for comparison. This can help explain previously reported contradictory conclusions.     

西风爆发时赤道西太平洋热量平衡的诊断分析

西风爆发(WWB)对赤道西太平洋暖池SST的影响是WWB与ENSO相互作用的一个重要环节。作者运用TOGA(TropicalOcean-GlobalAtmosphere)-COARE(CoupledOcean-AtmosphereResponseExperiment)期间暖池海区8个浮标的观测资料，根 据Stenven和Niiler的热量平衡诊断方法，从能量平衡角度分析了赤道156°E附近SST对1992年9月到1993年1月期间两次WWB事件的响应。两次WWB期间，SST都是在 WWB之前和其后升温，而在WWB期间降温，升温和降温的幅度均为1℃左右。热量平衡分析结果表明，季节内时间尺度上海表热通量是导致赤道西太平洋暖池混合层温度变化的主要因素。在海表热通量中，短波辐射和潜热是变化量最大的两项，决定着净通量的正负，其他项的变化则相对较小。水平平流项有时可以超过海表热通量的作用，其作用不可忽略。两次WWB的过程中，季节变化造成的混合层的温盐结构和流场结构的差异是导致两次WWB事件时上层海洋热量平衡差别的主要因素。另外，混合层的厚度也有明显的变化，而混合层厚度变化的差异则是与流场的结构以及WWB的向东传播特征密切相关。     

IAP AGCM对全球海温异常的响应——CO_2引起气候变化的等效研究

本文用IAP AGCM研究全球海温异常引起的气候变化,这种变化可以看作是由于CO_2含量改变引起的响应。按照Ramanathan和Cess等的观点,太阳常数的改变、CO_2含量的增减及全球海温异常对地气系统能量收支的影响是一致的,主要受控于射出净辐射的改变.本工作分别以+4℃和-4℃作为全球海温异常得到两次积分,分别记为I和D,模式的长期气候平均用作基本状态试验,记为C. 当海温增加4℃时,地表气温约增加4.4℃,而且主要由于热带对流加热的影响,气温的变化随高度增加,冬半球地表气温的增加明显大于夏半球,这是由雪的反照率和垂直温度递减率的反馈作用引起的。虽然全球平均总云量随海温增加而减少,但其纬向分布是不均匀的,尤其对个别类型的云更是如此。云的反馈在辐射能量收支中起着重要作用,例如,热带模式层顶净向下太阳辐射(S)和净向上长波辐射(R)减少(或增加最少)就归咎于穿透性对流云的增加. 全球平均降水I比C多18％.降水的变化呈正反馈趋势,即热带降水最大的地区降水加大,而在副热带地区降水增加很小,甚至减少.纬度-时间图上,降水的变化呈带状分布,正象降水本身的变化一样. 虽然我们得到的全球平均和纬向平均与Mitchell的结果一致,但区域性海温异常响应存在很大差别.     

一个用于全球气候变化研究的海洋大气环流耦合模式Ⅰ.模式的形成及性能

本文初步建立了一个可用于模拟几十年到上百年气候变化的全球大气-海洋-海冰耦合的环流模式(CGCM).该模式采用“预估-校正”的月平均距平耦合方案,把一个两层大气环流模式(AGCM)和一个20层海洋环流模式(OGCM)耦合在一起;由于北冰洋尚未被包括在海洋模式内,因此我们在大气模式中嵌入了一个北冰洋薄层热力学海洋模式.130年的积分试验表明,尽管耦合模式的长时期积分中存在着明显的气候漂移现象,但模式模拟的全球气候的空间分布特征基本上是合理的.这为进一步利用该模式模拟全球增强温室效应提供了数值实验依据.     

Cloud Feedback on SST Variability in the Western Equatorial Pacific in GOALS/LASG Model

ＣｌｏｕｄＦｅｄｂａｃｋｏｎＳＳＴＶａｒｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅＷｅｓｔｅｒｎＥｑｕａｔｏｒｉａｌＰａｃｉｆｉｃｉｎＧＯＡＬＳ／ＬＡＳＧＭｏｄｅｌ①ＬｉｕＨｕｉ（刘辉）,ＺｈａｎｇＸｕｅｈｏｎｇ（张学洪）ａｎｄＷｕＧｕｏｘｉｏｎｇ（吴国雄）Ｓｔａｔ...     

一个大洋环流模式中赤道西太平洋暖池海面温度对西风爆发的响应

用逐日的欧洲中期数值预报中心再分析(ERA)风应力,和由Haney公式结合ERA海表资料与预报海温计算出的热通量强迫一个全球大洋环流模式.并用逐日的模拟结果与TOGA-COARE(Tropical Ocean--Global Atmosphere--Coupled Ocean-AtmosphereResponse Experiment)浮标观测资料对比,分析模拟结果中暖池海区上层海洋热量平衡对西风爆发(WWB)的响应.在第一次WWB过程中,模拟与观测的主要差异在WWB期间,而造成差异的原因主要是模式中由下沉运动引起的增温和由强的纬向温度梯度引起的暖平流.初步认为下沉增温可能是差分格式本身和模式分辨率不足造成的.从热量平衡的结果看,第二次WWB事件的模拟比第一次更成功,两次差异可能与两次WWB事件的季节背景不同有关.