BCC-AGCM2.0.1模式对东亚地区冬季气候模拟能力的评估

【摘要】：本文利用BCC_AGCM2.0.1的模拟结果和NCEP/NCAR再分析资料,对东亚地区冬季大气环流多年平均的气候态特征进行了分析,通过计算不同定义形式下的冬季风强度指数,分析模式对东亚冬季风指数的模拟能力,在此基础上对模式模拟的冬季瞬变活动特征进行了分析。得到的主要结论如下： 模式在气候平均态上对冬季大气环流分布形态模拟较好,各个层次的环流系统整场相关系数很高,相对于1976-2005年的气候平均场的距平场的相关除了海平面气压场外每个区域变量场都超过了显著性检验。对各个层次上环流系统模拟与再分析资料的基本一致,但是强度有偏差,中心大值区位置略偏南。通过对冬季冷空气活动特征和冬季风演变过程进行分析,发现模式对冬季冷空气活动偏北风的频率分布模拟较好,但是在南海地区和鄂霍次克海等部分地区有模拟频率偏大的现象。模式基本上模拟出了冬季风的演变特征,但是冬季风爆发和减弱的时间有偏差。对冬季大气环流的标准偏差分布形态的模拟与再分析资料基本一致,但是对年际变率的模拟明显偏弱。 利用模式资料和再分析资料对各种指数进行计算和比较,发现模式对不同冬季风指数的模拟能力有差异,模式能够合理模拟王会军和朱艳峰定义的指数,但对其余指数的模拟能力还存在一定的不足。模式资料和再分析资料计算的少部分指数在年际变化分量上的相关较好,大部分指数在各个分量场上的关系表现不好。 基于冬季风指数强弱年的合成分析发现,根据同一层次环流系统上的变量定义的各种指数在强弱年有相似的表现,再分析资料对于冬季风典型年在绝大部分指数上都有体现。模式模拟的冬季风强弱年与再分析资料的有比较大的区别,再分析资料中的冬季风典型年在模式模拟当中往往没有表现或者是只能通过很少的指数标准。不仅如此,对于一些年份,再分析资料表现为典型冬季风强(弱)年,模式模拟中却表现完全相反。对各种指数与北大西洋涛动指数(NAO)的相关,再分析资料在海表面气压场和中层500hPa高度场上定义的指数均与NAO有很好的相关,并超过了显著性检验。模式模拟的指数与NAO的相关较差。 模式很好的模拟出了冬季大尺度环流的特征,对冬季温带急流区的经向风强度基本相当,稍稍偏弱,但是位置偏南,对副热带急流区的经向风强度模拟偏强。模式对急流发生频率模拟基本一致,对急流核发生数分布的模拟明显偏小,表明模式在高时间分辨率下的模拟能力的不足。 模式对中纬度洋面上天气尺度的瞬变扰动活动的模拟基本与再分析资料一致,在高纬度地区没有表现出次大值区。对再分析资料分析表明,与温带急流相伴的北支天气尺度瞬变扰动动能较强,而与副热带急流相伴的的南支天气尺度瞬变扰动动能较弱,但是模式对两种急流区域的天气尺度瞬变扰动动能模拟的强度几乎相当。在陆地上层,模式模拟的扰动动能大值区强度明显偏弱,位置偏南。对EP通量的水平通量的模拟在洋面上层优于陆地上层。