为什么耦合气候模式中孟加拉湾夏季季风爆发总是不准确

The Bay of Bengal (BoB) is a major vapor source of monsoon rainfall in China, and it usually undergoes the earliest summer monsoon in Asia. The predictability of the BoB summer monsoon onset is of vital importance for social and scientific issues. However, most of the current Coupled General Circulation Models (CGCMs) produce delayed monsoon onset date, which significantly hinders the progress of the predictability of the Asian Monsoon. Sea surface temperature (SST) could influence the monsoon onset by changing the seasonal evolutions of the atmospheric instability and humidity. In this mean, the inaccurate monsoon onset is probably due to the discrepancy of seasonal variation of SST in CGCMs. .In this project, we will first evaluate the relationship between the seasonal SST evolution and the BoB summer monsoon onset among models involved in the phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5). Then, we will explore the possible role of the seasonal variation of SST in the BoB summer monsoon onset by designing a series of sensitive experiments. At last, the regulating mechanisms of the SST seasonal variation in CGCMs will be analyzed by a closing heat budget equation. The results would help improve the simulation of Asian monsoon system in CGCMs.

孟加拉湾是我国夏季降水的重要水汽来源地，也是亚洲夏季风最早爆发的海区，提高其夏季风爆发的可预报性具有重要的社会和科学意义。然而目前大多数耦合气候模式模拟的孟加拉湾夏季风爆发时间都相对延后，这严重阻碍着亚洲夏季风可预报性的进步。海表温度（SST）能够通过改变大气湿度和不稳定性等对季风爆发产生影响，所以耦合气候模式对孟加拉湾夏季风爆发的不准确模拟可能源于它们对SST季节变化的模拟误差。.本研究将评估第五次耦合模式间比对项目（CMIP5）众多模式中孟加拉湾SST季节变化与夏季风爆发的关系；利用耦合气候模式进行敏感性试验来检验SST季节变化误差对孟加拉湾夏季风爆发模拟的影响；采用闭合热收支方程定量分析耦合气候模式中SST季节变化的控制机理及误差来源。研究结果将为提高耦合气候模式对亚洲季风的模拟能力提供有益参考。

本项目首先评估了23个CMIP5耦合模式中局地SST和热带季节内振荡对孟加拉湾夏季季风建立的影响。耦合模式对孟加拉湾季风强度的模拟技巧很高，但是季风建立日期却相对滞后。通过评估发现CIMP5模式对季风前孟加拉湾中部SST暖中心及热带季节内振荡（ISO）北移的模拟较差。模式中相对较冷的SST是造成季风建立滞后的主要原因：较冷的海表面导致大气界面更为稳定，这抑制了大气对流和对流层中部的加热，由于加热减弱，中层经向温度梯度的转变也相应延后，进而导致模式中季风建立的滞后。ISO的较差模拟增加了耦合模式对季风建立准确度的模拟难度。模式中ISO的模拟误差可分为三类：i.热带海洋中ISO模拟异常偏弱；ii.季风建立前ISO北传信号不明显；iii.赤道OLR的波数频率谱模拟不真实。.在此基础上，本项目通过研究ENSO对关键季风触发因子的调制作用，理解了ENSO-季风建立异常的重要关系。在寒（暖）ENSO事件的衰减春季，由于西北太平洋对流异常的增强（抑制），印度洋北部产生了明显的东（西）向垂直风切变异常。孟加拉湾北部不同的ISO强度对比主要取决于上述年际垂直剪切差为主（超过60 %）。因此，冷（暖）的ENSO事件结合加强（减弱）的ISO过程导致孟加拉湾夏季风建立超前（延迟）。