一个北极区域冰海耦合模式的设置与应用.PDFVIP

第 22 卷第 1期 极地研究 .22, .1 20 10 年 3 月 2010 研究记录 一个北极区域冰海耦合模式的设置与应用 1 1, 2 1 李群 　张璐 　吴辉碇 1 2 ( 国极地研究 心, 上海 200 136; 国家海洋局第二海洋研究所, 杭州 3 100 12) 提要　介绍了一个北极区域冰-海耦合数值模式的设置与应用。 海洋模式基于海洋环流数 值模式, 海冰动力学过程由的粘-塑模型发展而来。 海冰的热力过程基于 提出的 三层热力学模型。 给出了耦合模式的基本框架, 重点介绍了区域冰-海耦合系统 较为重要的 程序包, 如正交网格生成技术, 尺度涡的参数化, 冰-海耦合及开边界处理等。 以 再分 析资料为大气强迫场, 模拟研究了北极夏季海冰范围异常的变化特征(1992— 2007 ), 模拟得到 的海冰面积变化趋势与 /观测资料进行了对比, 两者相关系数达到 0.88, 模式基本反映了 海冰的年际变化特征。 以 2007 年为例, 对比分析了 9 月份海冰密集度分布特征, 模式结果得到 的海冰范围略大于观测, 但基本反映了 2007 年夏季海冰范围的衰减形态。 关键词　　海冰　北极　区域模式　气候变化 :10.3724/..1084.2010.00079 0　引言 北极是全球气候系统的重要组成部分。 近年来的研究表明, 在全球变暖的大背景下, 近 30年来北极的气候系统发生了比其它地区更为明显的变化, 是 100 年来最显著的, 尤 其是北冰洋夏季海冰的快速减少最引人注目[ 1— 4] (图 1)。 北冰洋海冰的快速变化及其预 [ 5, 6] 测已经成为近些年国际上最为关注的气候环境变化问题之一 。 　　作为北极气候系统的重要组成部分, 海冰对于大气环流特征, 向下长波 /短波辐射, 海 洋 /大气热通量等外部强迫场的改变具有较高的敏感性[7— 9] 。 外界强迫场或初始场的轻 微扰动都极可能引起海冰厚度及密集度等特征量的极大改变[ 10— 12] 。 正是由于海冰的这 种属性, 加之其在气候系统一些关键反馈机制 的地位, 海冰在北冰洋气候系统 起着决 定性的作用。 同时由于海冰变化过程的复杂性, 使得目前海冰数值模拟结果存在相当的 不确定因素[ 13— 15] 。 因此结合观测结果, 采用合理的冰海耦合数值模式, 准确地重现近年 海冰变化特征, 并研究其相关机制, 将有利于提高对未来气候变化的预测能力。 尽管如 [ 收稿日期] 　2009年 7 月收到来稿, 2009年 12 月收到修改稿。 [基金项目] 　国家科技支撑计划 )和 国极地科学战略研究基金 )资助。 [作者简介] 　李群, 男, 1981年生, 博士, -: 818@..。 80 极地研究 第 22 卷 此, 借助于耦合系统模式研究极区海冰, 海洋及大气相互作用及气候效应是目前行之有效 的一种手段[ 12, 14, 15] 。 图 1　 2005, 2007, 200 8及 1980— 2004 年每 5 年平均北极海冰范围的日变化[ 2] .1. 2005, 2007, 2008, 5-19 80— 1984 2000— 2004[ 2] 　　目前正在进行的全球海洋环流与气候评估第二阶段(2 )的工作, 主要目的在于 建立高分辨率的全球海洋海- 冰模拟与诊断系统, 其 一个重点问题即提高极地冰海耦合 [ 16] 过程的数值模拟 。 该计划的海洋模式基于, 海冰模式基于 79 两层热力- [ 17] 动力模型 ,