影响耦合模式对东亚气候年代际变化模拟的物理过程研究

东亚气候在20世纪70年代末期发生了显著的年代际变化，但气候系统模式对这一特征的模拟具有一定局限性。在IPCC AR4的22个模式中，只有个别模式能够模拟出东亚气候年代际变化的部分特征。本项目将结合国家气候中心耦合模式正在参与的CMIP5模式比较计划，利用CMIP5即将发布的多模式模拟资料，探讨耦合模式近年来的改进，尤其是分辨率的提高及其相关物理过程的改善，能否提高模式对东亚气候年代际变化的模拟能力。通过分析耦合模式对东亚气候年代际变化相关物理因素的模拟，结合多模式之间的结果对比，寻找影响模式对东亚气候年代际变化模拟的关键物理过程。利用国家气候中心耦合模式和大气模式，开展敏感性数值试验，验证所提出的关键物理机制。项目旨在揭示影响耦合模式对东亚气候年代际变化模拟的主要原因，为提高耦合模式在该方面的模拟能力，提供科学思路。

该项目围绕国家气候中心耦合模式和CMIP5中20个模式对东亚气候年代际变化的模拟，研究了影响东亚气候年代际变化模拟的主要物理过程，获得了一系列成果。（1）在20个CMIP5模式对东亚气候年代际变化的模拟，有7个模式能部分模拟出东亚夏季“南涝北旱”的特征，相对于CMIP3模式有进步。（2）对于同一模式来说，提高大气模式水平分辨率能够改进东亚夏季地表气温年代际变化的模拟，但未能提高降水年代际变化的模拟。（3）能够较好模拟出东亚降水年代际变化的模式，对于太平洋海温年代际变化特征的模拟也往往有较好的模拟能力，也能够较好的模拟出东亚夏季风减弱这一主要的环流变化特征。（4）敏感性试验表明，初值考虑观测海温的decadal试验能够模拟出南涝北旱的特征，但强度较弱，但在观测海温恢复的nudging试验中，南涝北旱特征得到了更好的模拟，东亚夏季风减弱和对流层上层变冷也能模拟出来。这进一步验证了耦合模式中海温模拟的重要性。因此，未来耦合模式模拟需要改进对海温模拟，如何考虑观测海温信息将是一个重要的方面。