用海洋非-Boussinesq近似耦合模式研究全球变暖对海平面及相关物理量的影响

对全球耦合气候模式(CCSM)中的POP海洋模式，进行非-Boussinesq近似的改进，这样使POP海洋模式由原来的体积守恒改进为质量守恒，海洋模式可以直接计算出由全球增暖引起海洋热膨胀而产生的海平面变化，（以前的Boussinesq近似海洋模式只能通过密度的变化来诊断由全球变暖引起的海洋热膨胀而产生的海平面变化），用改进以后的CCSM耦合模式和未改进的CCSM耦合模式，模拟近百年全球气候变化，并且根据观测结果和模拟结果，讨论耦合模式改进以后对结果的影响。用改进以后的CCSM耦合模式模拟结果，讨论近百年全球变暖对海平面及相关物理量如海温，海洋温盐环流及气温等的影响，同时用改进以后的CCSM耦合模式预测在IPCC规定的未来二氧化碳可能增加的情景下全球海平面及气温、海温和海洋温盐环流等的变化。

本项目通过对CCSM3耦合模式中海洋POP模式的Non-Boussinesq近似修改，用1950-1999年大气二氧化碳含量资料，模拟了1950-1999年全球气候变化，讨论了Boussinesq近似和Non-Boussinesq近似海洋模式模拟结果的差别，得到通过对海洋Boussinesq近似的修改，可以克服原来海洋模式中对于赤道太平洋冷舌的模拟比较偏弱这一缺点，对于海面高度距平场的修改，NBPOP模式结果对BPOP模式结果比较大的修改之处并不在海面高度距平比较大的海域，而是在这些海域的外围。事实上NBPOP模式与BPOP模式计算的结果在海洋内部的差别比海洋表面要大，由此推测在全球变暖的背景下，用Boussinesq近似模式，会对海洋温跃层的计算带来比较大的影响。NBPOP模式计算的结果使表面动能在全球大部分海洋是增加的，特别是在热带太平洋，增加比较明显，另外随着全球变暖，右侧黑潮流是增加的，南北赤道流也是增加的。另外用2010-2039年IPCC规定的A1B情景下大气二氧化碳含量和修改以后的CCSM3耦合模式预估了未来30年全球气候变化，得到未来30年（2010-2039年）年全球海洋平均动能是增加的，到2039年海平面高度距平将上升15.426厘米、全球海洋平均温度将上升0.53℃，全球海平面高度距平在未来30年从全球热带到中纬度，每10年大概上升6-8厘米，而在北太平洋和北大西洋沿岸则上升速度为每10年10厘米，在南太平洋中高纬度日界线附近上升速度为每10年12厘米，而在南半球高纬度则有每10年2厘米的下降。未来海面温度的变化速率北半球全部是上升的，而且在北太平洋沿岸和北大西洋沿岸有比较大的上升速率，最大的上升速度达到每10年1℃，而在北半球热带为每10年0.2℃，但是在南半球特别是在南半球中高纬度，除了在30E-150W、40S-60S以外，基本上都是下降速度，但是下降的速度比较小，最大的下降速度为每10年0.4℃，主要出现在南太平洋中高纬度。另外南北赤道流和赤道逆流都是加强的，南半球中纬度的向东流速也是加强的，未来30年全球大部分地区气温是上升的，上升比较大的区域在大陆上，最大的上升在北半球180、60N附近，为每10年上升0.8℃，北美和澳大利亚大气有每10年0.7℃的上升区域，在南半球60S附近，有零星的气温下降的区域，最大的下降为每10年下降0.2