一种新的海气耦合模式ECHAM5-NEM03.6的发展及评估
发布时间：2021-10-24 10:05
本文采用第5代欧洲中心大气数值模式ECHAM5（European Center Hamburg model）与欧洲联合会开发的海洋模式NEMO（Nucleus for European Modelling of the Ocean）第 3.6 版,通过耦合器 OASIS（Ocean Atmosphere Sea Ice Soil）第 3 版进行桥接,研发了新的海气耦合模式ECHAM5-NEM03.6。新耦合模式积分了 700年,没有气候漂移。模式的模拟性能评估和误差来源分析采用的研究方法包括相关分析、谱分析、合成分析和泰勒图。模式模拟性能的评估结果表明,ECHAM5-NEM03.6的模拟性能良好,在海表温度（SST）和洋流等方面有明显的优势,能够重现热带太平洋SST的年际变化特征和ENSO海气反馈过程。虽然SST模拟仍然存在冷舌模拟偏强的误差,但其范围和程度都比MPI-ESM有所减小。诊断分析的结果表明造成ECHAM5-NEM03.6 SST模拟误差的主要因素云辐射反馈。净辐射通量的模拟误差在热带太平洋上强迫出一个异常Walker.环流,造成热带太平洋海表东风偏强,海表动量和热力收支共...
【文章来源】：云南大学云南省 211工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１：研究技术路线示意图??２．８泰勒图简介??
（Ｈｕａｎｇ等，２０１４，?Ｌｉｕ等，２０１８）等耦合模式的变量交换框架和设置。新研发的耦??合模式采用ＥＣＨＡＭ５．４作为大气分量模式，采用ＮＥＭ０３．６作为海洋分量模式，??采用ＯＡＳＩＳ３作为耦合器连接两个分量模式（图３．１）。虽然ＥＣＨＡＭ５是相对于最??新ＥＣＨＡＭ６的上一个版本，但许多研究表明ＥＣＨＡＭ５能较为准确地计算海气交??界面上的传输通量，因此选择ＥＣＨＡＭ５与海洋模式进行耦合仍然具有研宄价值。??ＥＣＨＡＭ５－ＮＥＭ０３．６的分量模式间进行动量、热量和物质交换的物理量一共２３个。??从ＥＣＨＡＭ５经耦合器传递到ＮＥＭＯ的物理量有１７个，包括太阳辐射、非太阳热??力通量、风应力、降水（雪）和蒸发（升华）量。经向和纬向风应力适量分别传输??到海洋模式ＯＲＣＡ２的Ｕ网格和Ｖ网格上。从海洋模式传递到大气模式的变量共??６个，包括ＳＳＴ、海冰分数、海表洋流和海表反照率等。由于ＥＣＨＡＭ５和ＮＥＭＯ??的网格投影方式不同，传递物理量时采用双线性插值方法进行插值，对矢量变量进??行旋转。海洋模式和大气模式的积分步长统一设置为１２００ｓ
的积分过程中没有气候漂移，ＳＳＴ在１８．１０°Ｃ附近振荡，振幅约为０．０３°Ｃ，与前??人研究相符（Ｈｕａｎｇ等，２０１４）。ＥＣＨＡＭ５－ＮＥＭ０３．６的气候态模拟效果包括气温、??降水、海表大气环流、海表洋流和辐射收支如图３．２？３．７所示。由于冬、夏季节代??表一年中最极端的两种情况，分析冬、夏季节的模拟效果，能综合反映出模式的模??拟能力。??（ａ）?ＥＣＨＡＭ５－ＮＥＭ０３．６?ＪＪＡ?（ｂ）?ＥＣＨＡＭ５－ＮＥＭ０３．６?ＤＪＦ??９〇°ｎ?９〇°ｎ??二?二??４５°Ｓ?４５°Ｓ?Ｃ．，??９０ｏＳ?－（?］?—＾￣￣；?１?１?９〇°Ｓ??１?１——：?１?ｊ??０°?９０°Ｅ?１８０°?９０°Ｗ?０°?０°?９０°Ｅ?１８０°?９０°Ｗ?０°??（ｃ）?Ｏｂｓ．?（ＨａｄｌＳＳＴ）?ｊｊａ?（ｄ）?Ｏｂｓ．?（ＨａｄｌＳＳＴ）?ＤＪＦ??■?４５？Ｎ?Ａ??４５°Ｓ?４５〇ｓ??９０°Ｓ?－｜?ｊ?????１?９〇°Ｓ?－｜?１??ｐ?—??Ｉ???１??０°?９０°Ｅ?１８０°?９０°Ｗ?０°?０°?９０°Ｅ?１８０°?９０°Ｗ?０°??■■■■■??－４?０?４?８?１２?１６?２０?２４?２８??图３．２：?ＥＣＨＡＭ５－ＮＥＭ０３．６模拟的ＳＳＴ气候态，左边为夏季平均（ＪＪＡ），右边为冬季平均??（ＤＪＦ），图（ａ）和图（ｂ）为?ＥＣＨＡＭ５－ＮＥ１ＶＩ０３．６?横拟结果，图（ｃ）和图（ｄ）为?
【参考文献】：
期刊论文
[1]减缓一个新的耦合模式的气候漂移[J]. 唐彦丽,李立娟,董文杰,王斌. 科学通报. 2016(12)
[2]Simulation of the Interface between the Indian Summer Monsoon and the East Asian Summer Monsoon:Intercomparison between MPI-ESM and ECHAM5/MPI-OM[J]. Yiran GUO,Jie CAO,Hui LI,Jian WANG,Yuchao DING. Advances in Atmospheric Sciences. 2016(03)
[3]北太平洋经向翻转环流和热盐输送研究综述[J]. 刘洪伟,张启龙,段永亮,徐永生. 海洋科学. 2016(01)
[4]The three-dimensional structure and seasonal variation of the North Pacific meridional overturning circulation[J]. LIU Hongwei 1,2,3,ZHANG Qilong 1,2 ,DUAN Yongliang 1,2,3,HOU Yijun 1,2 1 Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences,Qingdao 266071,China 2 Key Laboratory of Ocean Circulation and Waves (KLOCAW),Chinese Academy of Sciences,Qingdao 266071,China 3 The Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Acta Oceanologica Sinica. 2011(03)
[5]SAMIL模式中Tiedtke积云对流方案对热带降水模拟的影响[J]. 刘琨,刘屹岷,吴国雄. 大气科学. 2010(01)
[6]云中液水含量与云光学厚度的统计关系研究[J]. 刘晓春,毛节泰. 北京大学学报(自然科学版). 2008(01)
[7]保形平流方案在海洋环流模式中的应用[J]. 肖潺,俞永强. 自然科学进展. 2006(11)
[8]中国关于积云参数化方案的应用[J]. 刘一鸣. 气象学报. 1998(02)
博士论文
[1]基于一个中间型海气耦合模式和四维变分同化方法改进ENSO的模拟和预报[D]. 高川.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]全球海气耦合模式对东亚降水模拟的检验[D]. 张莉.中国科学院研究生院 2008
本文编号：3455086
【文章来源】：云南大学云南省 211工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１：研究技术路线示意图??２．８泰勒图简介??
（Ｈｕａｎｇ等，２０１４，?Ｌｉｕ等，２０１８）等耦合模式的变量交换框架和设置。新研发的耦??合模式采用ＥＣＨＡＭ５．４作为大气分量模式，采用ＮＥＭ０３．６作为海洋分量模式，??采用ＯＡＳＩＳ３作为耦合器连接两个分量模式（图３．１）。虽然ＥＣＨＡＭ５是相对于最??新ＥＣＨＡＭ６的上一个版本，但许多研究表明ＥＣＨＡＭ５能较为准确地计算海气交??界面上的传输通量，因此选择ＥＣＨＡＭ５与海洋模式进行耦合仍然具有研宄价值。??ＥＣＨＡＭ５－ＮＥＭ０３．６的分量模式间进行动量、热量和物质交换的物理量一共２３个。??从ＥＣＨＡＭ５经耦合器传递到ＮＥＭＯ的物理量有１７个，包括太阳辐射、非太阳热??力通量、风应力、降水（雪）和蒸发（升华）量。经向和纬向风应力适量分别传输??到海洋模式ＯＲＣＡ２的Ｕ网格和Ｖ网格上。从海洋模式传递到大气模式的变量共??６个，包括ＳＳＴ、海冰分数、海表洋流和海表反照率等。由于ＥＣＨＡＭ５和ＮＥＭＯ??的网格投影方式不同，传递物理量时采用双线性插值方法进行插值，对矢量变量进??行旋转。海洋模式和大气模式的积分步长统一设置为１２００ｓ
的积分过程中没有气候漂移，ＳＳＴ在１８．１０°Ｃ附近振荡，振幅约为０．０３°Ｃ，与前??人研究相符（Ｈｕａｎｇ等，２０１４）。ＥＣＨＡＭ５－ＮＥＭ０３．６的气候态模拟效果包括气温、??降水、海表大气环流、海表洋流和辐射收支如图３．２？３．７所示。由于冬、夏季节代??表一年中最极端的两种情况，分析冬、夏季节的模拟效果，能综合反映出模式的模??拟能力。??（ａ）?ＥＣＨＡＭ５－ＮＥＭ０３．６?ＪＪＡ?（ｂ）?ＥＣＨＡＭ５－ＮＥＭ０３．６?ＤＪＦ??９〇°ｎ?９〇°ｎ??二?二??４５°Ｓ?４５°Ｓ?Ｃ．，??９０ｏＳ?－（?］?—＾￣￣；?１?１?９〇°Ｓ??１?１——：?１?ｊ??０°?９０°Ｅ?１８０°?９０°Ｗ?０°?０°?９０°Ｅ?１８０°?９０°Ｗ?０°??（ｃ）?Ｏｂｓ．?（ＨａｄｌＳＳＴ）?ｊｊａ?（ｄ）?Ｏｂｓ．?（ＨａｄｌＳＳＴ）?ＤＪＦ??■?４５？Ｎ?Ａ??４５°Ｓ?４５〇ｓ??９０°Ｓ?－｜?ｊ?????１?９〇°Ｓ?－｜?１??ｐ?—??Ｉ???１??０°?９０°Ｅ?１８０°?９０°Ｗ?０°?０°?９０°Ｅ?１８０°?９０°Ｗ?０°??■■■■■??－４?０?４?８?１２?１６?２０?２４?２８??图３．２：?ＥＣＨＡＭ５－ＮＥＭ０３．６模拟的ＳＳＴ气候态，左边为夏季平均（ＪＪＡ），右边为冬季平均??（ＤＪＦ），图（ａ）和图（ｂ）为?ＥＣＨＡＭ５－ＮＥ１ＶＩ０３．６?横拟结果，图（ｃ）和图（ｄ）为?
【参考文献】：
期刊论文
[1]减缓一个新的耦合模式的气候漂移[J]. 唐彦丽,李立娟,董文杰,王斌. 科学通报. 2016(12)
[2]Simulation of the Interface between the Indian Summer Monsoon and the East Asian Summer Monsoon:Intercomparison between MPI-ESM and ECHAM5/MPI-OM[J]. Yiran GUO,Jie CAO,Hui LI,Jian WANG,Yuchao DING. Advances in Atmospheric Sciences. 2016(03)
[3]北太平洋经向翻转环流和热盐输送研究综述[J]. 刘洪伟,张启龙,段永亮,徐永生. 海洋科学. 2016(01)
[4]The three-dimensional structure and seasonal variation of the North Pacific meridional overturning circulation[J]. LIU Hongwei 1,2,3,ZHANG Qilong 1,2 ,DUAN Yongliang 1,2,3,HOU Yijun 1,2 1 Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences,Qingdao 266071,China 2 Key Laboratory of Ocean Circulation and Waves (KLOCAW),Chinese Academy of Sciences,Qingdao 266071,China 3 The Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Acta Oceanologica Sinica. 2011(03)
[5]SAMIL模式中Tiedtke积云对流方案对热带降水模拟的影响[J]. 刘琨,刘屹岷,吴国雄. 大气科学. 2010(01)
[6]云中液水含量与云光学厚度的统计关系研究[J]. 刘晓春,毛节泰. 北京大学学报(自然科学版). 2008(01)
[7]保形平流方案在海洋环流模式中的应用[J]. 肖潺,俞永强. 自然科学进展. 2006(11)
[8]中国关于积云参数化方案的应用[J]. 刘一鸣. 气象学报. 1998(02)
博士论文
[1]基于一个中间型海气耦合模式和四维变分同化方法改进ENSO的模拟和预报[D]. 高川.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]全球海气耦合模式对东亚降水模拟的检验[D]. 张莉.中国科学院研究生院 2008
本文编号：3455086
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