国家杰出青年科学基金(41125017)
- 作品数：6 被引量：28H指数：3
- 相关作者：周天军陈晓龙郭准邹立维何超更多>>
- 相关机构：中国科学院大气物理研究所中国科学院中国科学院大学更多>>
- 发文基金：国家杰出青年科学基金国家重点基础研究发展计划全球变化研究国家重大科学研究计划更多>>
- 相关领域：天文地球更多>>
- 夏季亚洲-太平洋涛动的耦合模式模拟被引量：5
- 2013年
- 亚洲-太平洋涛动是夏季欧亚大陆东部(15°—50°N,60°—120°E)与北太平洋上空(15°—50°N,180°—120°W)温度场反相变化的现象。亚洲-太平洋涛动指数由对流层上层(500—200 hPa)温度定义,反映了亚洲-太平洋纬向热力差异。基于一个全球海-气耦合模式FGOALS_gl的20世纪气候模拟试验结果,讨论了其对20世纪亚洲-太平洋涛动指数变化的模拟能力。结果表明,较之ERA-40再分析资料(1960—1999年),模式很好地刻画出上层温度场的平均态和主导模态的空间型。从趋势上看,模式对北太平洋上空温度的年代际变化和趋势模拟较好,但未能模拟出亚洲东部陆地上空的降温趋势。从频谱分析结果看,模拟的亚洲-太平洋涛动指数2—3,a的年际变率与再分析资料相当,5-7 a周期的变率较弱。模式能够较好地模拟出与亚洲-太平洋涛动指数相关的亚洲季风区气候异常。在20世纪模拟中,外强迫因子会改变耦合系统的年际变率,在自然因子强迫下亚洲-太平洋涛动指数的功率谱向低频方向增强,人为强迫因子的作用则相反。自然强迫因子和人为强迫因子在不同时期对亚洲-太平洋涛动年际和年代际变率的作用不同。在年际变率中人为强迫因子能够控制亚洲-太平洋涛动的变率使其不致过大;在年代际变率中人为强迫因子会增强自然强迫下亚洲-太平洋涛动的变率。模式上层温度的主导模态受ENSO调制,可能影响亚洲-太平洋涛动的年际变率。因此,模式对ENSO模拟能力的缺陷是制约模式对流层上层温度及亚洲-太平洋涛动指数变率的重要因素。
- 陈晓龙周天军邹立维
- 关键词：亚洲-太平洋涛动厄尔尼诺
- 西北太平洋热带气旋潜势分布和年际变率的数值模拟被引量：3
- 2013年
- 热带气旋潜势指数是定量表征影响热带气旋生成的大尺度环境条件指标,在不能显式模拟热带气旋的气候系统模式中,常被作为热带气旋的代用指标。基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室发展的AGCM GAMIL2.0模式在历史海温驱动下的积分结果,评估了该模式对热带气旋潜势气候态、季节循环和年际变率的模拟能力。并分别从影响热带气旋潜势分布的热力因子(相对湿度、热带气旋最大风速)和动力因子(垂直风切变、绝对涡度、垂直抬升速度)的角度,讨论了造成热带气旋潜势模拟误差的原因。结果表明,在西北太平洋地区,模式能够合理再现热带气旋潜势的气候态分布,但由于GAMIL2.0模拟的相对湿度偏大且向东延伸,造成了热带气旋潜势大值区较之再分析资料偏大且偏东10°。由于GAMIL2.0模拟的季风槽位置偏北偏强,导致模拟的热带气旋潜势季节循环北进偏早而南退偏晚。在年际变化方面,GAMIL2.0能合理模拟出热带气旋潜势在ENSO正负位相东西反向的变化特征,但位于20°—30°N的加强和减弱区的分界线偏西,这与模拟的垂直速度和相对湿度的模拟误差有关,进一步分析表明,这是由于模拟中ENSO事件期间的西北太平洋异常上升中心比观测偏西且偏强造成的。
- 田方兴周天军张丽霞
- 关键词：热带气旋
- 一个改进的诊断层积云方案及其对大气环流模式性能的改进被引量：3
- 2014年
- 在气候模式中,传统的层积云参数化方案(简称LTS方案)高估了自由大气湿绝热过程所引起的垂直温度梯度的作用.在Wood和Bretherton提出的"估算逆温"(EIS)基础上,本文基于卫星资料构建了一个改良的诊断层积云方案,旨在改进当前广为使用的LTS方案.通过将EIS层积云方案引入大气环流模式GAMIL2.0中,并与传统方案进行对比试验发现,EIS层积云方案能有效地改善GAMIL2.0对东亚-西北太平洋季风区乃至全球云-辐射气候特征的模拟能力,一定程度地纠正了模式原来存在的中高纬度净(短波)云辐射强迫模拟偏弱的现象,而该偏差在当前许多模式中普遍存在.此改进与EIS层积云方案合理处理自由大气的温度层结有关.EIS层积云方案亦显著改进了GAMIL2.0对东亚-西北太平洋季风区云辐射年际变率的模拟能力.加入EIS层积云方案后,模式较好地模拟出了ENSO年冬春季东亚边缘海域的净云辐射正异常、海表入射短波正异常和层云量负异常.究其原因是EIS层积云方案比传统方案对海表温度异常的扰动更敏感.海表温度异常通过EIS层积云方案在对流层低层强迫出更强的云量距平,并通过改变加热率和垂直速度影响整个对流层,最终改进模式对云辐射强迫和地表入射短波通量年际变率的模拟.EIS层积云方案还增强了模式对El Ni?o年冬春季节西北太平洋异常反气旋以及东亚降水异常的模拟效果.
- 郭准周天军
- 关键词：层积云稳定度大气环流模式
- 影响气候系统模式温室气体敏感度的反馈过程——基于FGOALS模式的研究被引量：11
- 2014年
- 气候系统模式对特定温室气体的敏感度对未来气候变化的预估结果至关重要.为理解影响气候模式对温室气体敏感度的关键反馈过程,本文利用瞬间4倍CO2强迫试验,研究了LASG/IAP两个版本的气候系统模式FGOALS-s2和FGOALS-g2的气候响应.将全球平均地表气温(SAT)的变化作为衡量气候模式响应的主要标准.根据SAT的响应随时间的变化趋势,将150年的试验结果分为两个时段:前20年为快响应阶段,后130年为慢响应阶段.采用国际通用的Gregory方法分别估计4倍CO2引起的辐射强迫和平衡态气候敏感度.结果表明,FGOALS-s2中水汽的响应偏强使估算的CO2辐射强迫比FGOALS-g2强7.1%.平衡态气候敏感度定义为2倍CO2强迫下达到新的平衡态时全球平均SAT的变化,其在FGOALS-s2和FGOALS-g2中分别约为4.5和3.7 K,前者较之后者偏强21.6%.FGOALS-s2敏感度大是由于快响应阶段的水汽和反照率正反馈过程偏强,表现为水汽含量的增加和海冰的减少均太快.在慢响应阶段,尽管FGOALS-s2的水汽及反照率正反馈仍然较强,但FGOALS-s2的总负反馈强于FGOALS-g2,这是因为FGOALS-s2中云短波负反馈更强,补偿了其较弱的晴空负反馈.FGOALS-s2中云短波负反馈偏强主要是由于总云量以及云水路径正响应过强.云短波反馈的不确定性是总反馈不确定性的主要来源.
- 陈晓龙周天军郭准
- 关键词：气候响应FGOALS
- 夏季西北太平洋副热带高压的两种年际变率模态被引量：6
- 2012年
- 本文利用再分析资料和耦合模式FGOALS_gl的20世纪气候模拟实验(20C3M)的结果,在检验模式对西北太平洋副热带高压(西太副高,西太反气旋)模拟性能的基础上,通过对再分析资料和模拟的850hPa风场做EOF分解,揭示出西太副高年际变率的两种模态;按照它们对应的赤道异常纬向风的不同,将这两种模态分别命名为"赤道东风共存模态"(EEM)和"赤道西风共存模态"(EWM).两种模态的西太异常反气旋形成机制类似,但维持和发展机制不同,主导振荡周期不同,与ENSO位相的关系不同.EEM的西太异常反气旋产生于前冬ElNio衰减期,通过西北太平洋局地海气正反馈维持到夏季,并可通过增强赤道次表层海水上翻促进ElNio向LaNia位相的转变.EWM的西太异常反气旋形成于当年春季,主要依靠同期赤道中东太平洋的异常暖海温强迫而维持和发展.FGOALS_gl模式能再现上述两种模态,但不能正确反映它们的相对重要性.在NCEP资料中,EEM表现为第一模态,解释了总方差的35.6%;而在模式中,EWM表现为第一模态,解释了总方差的68.2%.
- 何超周天军邹立维张丽霞
- 关键词：西北太平洋副热带高压
- 热带太平洋沃克环流变化的数值模拟被引量：2
- 2014年
- 针对LASGBAP发展的耦合系统模式FGOALS-g2和FGOALS—s2，评估了其对热带太平洋沃克环流气候态的模拟能力，在此基础上，分析了沃克环流的变化特征，讨论了沃克环流变化的机理。对20世纪历史模拟结果的分析表明，两个模式均能够合理再现热带太平洋沃克环流气候态分布特征。观测中，过去百年（1900—2004年）和过去55年（1950～2004年），沃克环流减弱，而近23年（1982～2004年），沃克环流增强。在三个时间段内，FGOALS-g2模拟的沃克环流均减弱。FGOALS-s2中，过去百年赤道太平洋大气环流减弱，整个热带太平洋大气环流变化不明显；而在过去55年和近23年，模拟的沃克环流均增强。沃克环流变化模拟偏差与模式模拟的内部变率与观测不一致有关。降水与边界层向对流层输送的水汽相平衡的水循环约束关系可以很好地解释沃克环流的变化。FGOALS—g2中，在过去百年、55年和23年间，热带西太平洋降水相对变率（△P／P）增幅小于水汽相对变率（△q/q）增幅、东太平洋冷舌区△P/P增幅大于△q／q增幅，造成沃克环流减弱。FGOALS—s2中，在过去55年及23年间，热带西太平洋对流质量交换增强，东太平洋对流质量交换减弱，使得沃克环流增强。热带太平洋SST变化趋势分布型主导着沃克环流的变化。在过去55年和23年间，FGOALS—g2（FGOALS—s2）中，热带太平洋海表面温度（SST）变化表现为类El Nino（La Nina）型分布，对应沃克环流减弱（增强）。因此，气候系统模式合理模拟沃克环流变化的前提是对热带太平洋SST变化空间型的成功模拟。这一结论得到AMIP试验结果的支持。
- 马双梅周天军
- 关键词：沃克环流
