氣候模式系統(tǒng)性誤差是導致未來氣候變化評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成為國際氣候模式對比計劃最重要的研究內容之一。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數據，結合湍流觀測和數值模擬，首次對熱帶太平洋次表層溫鹽誤差進行系統(tǒng)性研究，揭示了海洋過程在該誤差產生中的關鍵作用。該成果發(fā)表于國際學術期刊Journal of Climate（IF=5.148）和Climate dynamics（IF=4.375）上。
氣候變化的原因與未來變化趨勢的預測一直都是海洋和大氣研究領域中的重要內容。數值模式是進行氣候研究的重要工具，然而模式結果與觀測之間通常存在較大的系統(tǒng)性差異。這些誤差是當前模式中的共性問題，其嚴重限制了模式的模擬和預報能力。近10年來，耦合模式性能得到了一定的提升，但其對海洋溫鹽場的模擬幾乎沒有任何改善。目前對模式誤差的研究僅局限于海表面溫度誤差，但對次表層模擬情況的認識不足。
朱聿超等人利用最新發(fā)布的CMIP6數據，發(fā)現氣候模式在熱帶西北太平洋和5 N以內的赤道區(qū)域產生一個過淺的溫躍層，而在熱帶東北太平洋產生一個過深的溫躍層。同時以8 N為中心形成偶極子結構的溫躍層強度誤差。熱帶北太平洋中的溫躍層誤差主要是由海表面風應力旋度誤差引起，其又可以進一步歸因于熱帶北太平洋長期存在的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散系數的不真實表征。當用觀測的擴散系數代替當前模式中的給定值，可以有效提高模式中熱帶東北太平洋的溫躍層強度。溫躍層誤差會嚴重影響海洋環(huán)流的模擬，主要包括NECC模擬偏弱，海洋內部向赤道的水體輸運模擬過少和邊界過于向東延伸。
（a）低誤差模式（藍）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度經向流速差異（c）局地風應力旋度誤差vs溫躍層深度誤差
該研究揭示了海洋過程在模式誤差產生中的重要作用，并闡明該誤差對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（IPCC）第六次評估報告第一工作組報告《氣候變化 2021：自然科學基礎》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。研究得到了國家自然科學基金、中科院戰(zhàn)略先導科技專項等項目資助。
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.
