氣候模式系統(tǒng)性誤差是導(dǎo)致未來(lái)氣候變化評(píng)估存在很大不確定的主要原因，因此模式誤差的起因和影響已經(jīng)成為國(guó)際氣候模式對(duì)比計(jì)劃最重要的研究?jī)?nèi)容之一。中科院海洋所張榮華課題組朱聿超副研究員等人利用最新發(fā)布的CMIP6數(shù)據(jù)，結(jié)合湍流觀測(cè)和數(shù)值模擬，首次對(duì)熱帶太平洋次表層溫鹽誤差進(jìn)行系統(tǒng)性研究，揭示了海洋過(guò)程在該誤差產(chǎn)生中的關(guān)鍵作用。該成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Climate（IF=5.148）和Climate dynamics（IF=4.375）上。
氣候變化的原因與未來(lái)變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)一直都是海洋和大氣研究領(lǐng)域中的重要內(nèi)容。數(shù)值模式是進(jìn)行氣候研究的重要工具，然而模式結(jié)果與觀測(cè)之間通常存在較大的系統(tǒng)性差異。這些誤差是當(dāng)前模式中的共性問(wèn)題，其嚴(yán)重限制了模式的模擬和預(yù)報(bào)能力。近10年來(lái)，耦合模式性能得到了一定的提升，但其對(duì)海洋溫鹽場(chǎng)的模擬幾乎沒(méi)有任何改善。目前對(duì)模式誤差的研究?jī)H局限于海表面溫度誤差，但對(duì)次表層模擬情況的認(rèn)識(shí)不足。
朱聿超等人利用最新發(fā)布的CMIP6數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)氣候模式在熱帶西北太平洋和5 N以內(nèi)的赤道區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)過(guò)淺的溫躍層，而在熱帶東北太平洋產(chǎn)生一個(gè)過(guò)深的溫躍層。同時(shí)以8 N為中心形成偶極子結(jié)構(gòu)的溫躍層強(qiáng)度誤差。熱帶北太平洋中的溫躍層誤差主要是由海表面風(fēng)應(yīng)力旋度誤差引起，其又可以進(jìn)一步歸因于熱帶北太平洋長(zhǎng)期存在的double-ITCZ誤差。此外，熱帶東北太平洋中的溫躍層誤差又可以歸因于海洋模式中背景擴(kuò)散系數(shù)的不真實(shí)表征。當(dāng)用觀測(cè)的擴(kuò)散系數(shù)代替當(dāng)前模式中的給定值，可以有效提高模式中熱帶東北太平洋的溫躍層強(qiáng)度。溫躍層誤差會(huì)嚴(yán)重影響海洋環(huán)流的模擬，主要包括NECC模擬偏弱，海洋內(nèi)部向赤道的水體輸運(yùn)模擬過(guò)少和邊界過(guò)于向東延伸。
（a）低誤差模式（藍(lán)）與高誤差模式（紅）模擬的熱帶-熱帶外水體交換路徑差異?；疑幱按?/span>CMIP6次表層平均溫度誤差
（b）北緯10度經(jīng)向流速差異（c）局地風(fēng)應(yīng)力旋度誤差vs溫躍層深度誤差
該研究揭示了海洋過(guò)程在模式誤差產(chǎn)生中的重要作用，并闡明該誤差對(duì)大尺度氣候模擬的影響。研究成果被政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第六次評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)告《氣候變化 2021：自然科學(xué)基礎(chǔ)》引用。論文作者還包括中科院海洋所張榮華研究員、李德磊副研究員以及自然資源部第二海洋研究所陳大可院士。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)等項(xiàng)目資助。
文章信息：
Zhu, Y., R.-H. Zhang, and D. Li, 2021a: An ocean modeling study to quantify wind forcing and oceanic mixing effects on the tropical North Pacific subsurface warm bias in CMIP and OMIP simulations. Clim. Dyn. https://doi.org/10.1007/s00382-021-05946-y
Zhu, Y., R.-H. Zhang, D. Li, and D. Chen, 2021b: The Thermocline Biases in the Tropical North Pacific and Their Attributions. J. Climate, 34, 1635-1648.
