气候模式中海洋数据同化对热带降水偏差的影响

本文采用海洋卫星观测海表温度(SST)和海面高度异常(SLA)数据,对国家海洋局第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM(First Institute of Oceanography Earth System Model version 1.0)中海洋模式分量进行了集合调整卡尔曼滤波(EAKF)同化,对比分析了大气环流、湿度和云量对海洋数据同化的响应,探讨了海洋同化对热带降水模拟偏差的影响。结果表明:海洋数据同化能有效改善海表温度和上层海洋热含量的模拟,30°S~30°N纬度带内年平均SST的绝均差降低60%。同化后大气模式模拟的赤道两侧信风得到明显改善,上升气流在赤道以北热带地区增强而在赤道以南热带地区减弱,热带降水模拟的动力结构更为合理,水汽和云量分布也更切合实际。热带年平均降水的空间分布和强度在同化后均得到改善,赤道以南的纬向年平均降水峰值显著降低,降水偏差明显减小,同化后30°S~30°N纬度带内年平均降水绝均差降低35%。     

影响我国短期气候异常的关键区：亚印太交汇区

围绕国家重点基础研究发展计划项目“亚印太交汇区海气相互作用及其对我国短期气候的影响”,介绍了“亚印太交汇区”（AIPO）的概念,从气候系统多圈层相互作用的角度,阐述了研究AIPO区海气相互作用的科学意义;在分析国内外海气相互作用影响气候研究发展动态的基础上,指出AIPO区是影响我国短期气候的关键区;研究AIPO区海气相互作用对我国短期气候的影响也是国民经济发展需要亟待解决的重要课题。介绍了项目拟研究的关键科学问题,指出该项目的最终研究目标为：揭示AIPO季节到年际尺度的海气相互作用特征,从而提出该关键区海气相互作用影响我国短期气候异常的理论框架,为改进东亚季风的季度—年际变化预测提供理论和方法。     

长江口外及浙江沿岸夏季上升流的潮生机制

基于普林斯顿海洋模式(POM)建立了MASNUM (Laboratory of MArine Science and NUmerical Modeling)海浪-潮流-环流耦合模式, 对长江口外及浙江沿岸海域夏季的上升流现象进行了数值模拟, 并从潮运动的角度分析了其动力机制, 对该海域潮致上升流的形成机理给出了一种新的解释. 研究表明, 该海域上升流的潮生机制同时体现在正压和斜压2个方面: 单纯的正压潮余流能够通过底层辐合和沿地形坡度爬升两种过程产生上升流; 在斜压海洋环境下, 强烈的潮混合作用在近岸陆坡区形成显著的锋面, 锋面两侧存在明显的密度差异, 该密度差异造成的水平压力梯度诱生出沿锋面的次级环流, 其上升流分支出现在锋区附近. 数值试验表明, 潮运动是该海域上升流的一个极为重要的诱发因子, 甚至占主导地位. 研究还发现, 与单纯模拟M2分潮相比, 对MS2, S₂, K₁及O₁ 4个主要分潮耦合计算有助于改善正压潮致上升流的模拟结果.     

RADIATIVE COOLING AND BROADBAND PHENOMENON IN LOW-FREQUENCY WAVES

In this paper, we analyze the effects of radiative cooling on the pure baroclinic low-frequency waves under the approximation of equatorial β-plane and semi-geostrophic condition. The results show that radiative cooling does not, exclusively, provide the damping effects on the development of low-frequency waves.Under the delicate radiative-convective equilibrium, radiative effects will alter the phase speed and wave period,and bring about the broadband of phase velocity and wave period by adjusting the vertical profiles of diabaticheating. When the intensity of diabatic heating is moderate and appropriate, it is conductive to the development and sustaining of the low-frequency waves and their broadband phenomena, not the larger, the better. The radiative cooling cannot be neglected in order to reach the moderate and appropriate intensity of diabatic heating.     

渤、黄、东海潮汐的一种验潮站资料同化数值模式

以往的研究表明,采用直接的数值计算所得渤、黄、东海潮汐分布与实测值存在一定偏差。为了改善数值计算结果,建立了一种同化数值模式。计算中,在连续方程中增加了一个松弛项,将模式结果向已有实测调和常数的控制点推算潮高值趋近。在数值模拟中,共选取40个沿岸和岛屿验潮站作为控制点,另外选取71个验潮站作为检验点。数值实验表明,随着松弛系数的增加,控制点的计算和实测调和常数之差逐渐减小,直至松弛系数太大时,计算溢出。与此同时,检验点的计算和实测调和常数之偏差开始时也同步地明显减小,但当松弛系数加大到一定数值后,偏差值基本上不再减小,表明通过松弛同化可以改善计算结果,但计算与实测的逼近程度仍有一定限度。对沿岸111个验潮站计算值与实测值的比较表明,对M2分潮,振幅和迟角偏差分别从同化前的6.9cm和5.6°减小至同化后的3.5cm和3.1°;对S2分潮,从2.5cm和6.5°减小至1.9cm和4.0°;对K1分潮,从3.0cm和7.8°减小至1.4cm和4.1°;对O1分潮,从2.0cm和7.5°减小至1.3cm和4.2°。     

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。