气候与环境研究

作者：王鹏飞

单位：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, 北京100029;中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心, 北京100190;全球变化研究协同创新中心, 北京100875,,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, 北京100029;中国科学院大学, 北京100049,,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, 北京100029,,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, 北京100029;全球变化研究协同创新中心, 北京100875,

关键词：可信计算时间;木桶原理;混沌动力系统;海洋环流模式

基金：国家自然科学基金资助项目41375112、41376019,国家重点基础研究发展计划项目2011CB309704、2012CB957803

将时间滑动相关方法STC(sliding temporal correlation)用于研究混沌系统和海洋环流模式的可信计算时间RCT(reliable computation time), Lorenz混沌系统的数值试验表明用STC求得的可预报时间和可信计算时间, 与使用传统误差限方法所得结果一致, 证明了其有效性。对海洋环流模式LICOM和NEMO的研究发现:1. 当海洋模式以非耦合的方式运行时, 试验的结果表明其海表温度SST的可信计算时间较长, 平均达到6个月以上, 这主要是由于海洋模式的运行过程中, 采用恢复性边界条件使模拟结果不会太过偏离观测值。对于强迫场从1月开始的试验, LICOM模式的SST可信计算时间在赤道东太平洋和西北太平洋地区存在RCT低值区, 其数值不超过2个月。而NEMO模式在赤道太平洋地区全是RCT高值区, NEMO模式的RCT低值区域出现在赤道外的太平洋和大西洋中纬度地区, 强迫场从7月开始的试验, RCT纬向平均分布与1月有相反的形式。2. 海洋模式以耦合方式运行时, 由于去掉了恢复边界条件作用, 海洋模式预报的SST可信计算时间明显减小, 年平均RCT为1个月左右。按季节平均得到的RCT变化不大, 在30～40天之间, RCT的大值区春季位于南半球, 而秋季位于北半球, 可达2个月以上。耦合模式中所模拟的500 hPa高度场的RCT与单独运行的大气模式所得结果相差不大, 仍在2周以内。3. 无论是按季节平均还是按海区平均所得到的RCT分布, 都在30～60天左右, 只有极少数区域在特定季节可以达到80天以上, 这说明在海气耦合模式中, 由于计算不确定造成的可预报上限一般不超过2～3个月, 这比使用资料分析得到可预报期限短很多, 因此根据木桶原理, RCT可能是制约海气耦合模式SST预报能力的一个重要因素。

来源：2015年第3期

《气候与环境研究》期刊编辑部

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