CAJ | 학술논문

高分辨率气候系统模式是全球变化研究的重要研究工具,对于提升我国应对气候变化问题的整体实力有重要的应用价值。全球变化研究国家重大科学研究计划“高分辨率气候系统模式的研制与评估”项目通过5年的努力,成功研制和发展了我国高分辨率气候模式系统和其评估系统,建立了通量集合耦合平台,取得的主要成果有：(1)成功研发了全球高分辨率气候系统模式 BCC_CSM2,其大气水平分辨为50km,海洋水平分辨为30km,它改进了模式中一些重要物理过程的参数化方案,使模式性能得到明显提高,对当今气候基本态的模拟与国际上现有模式性能相当,对东亚气候的模拟有部分优势,增强了对热带气旋、台风等中小尺度过程的模拟能力；(2)成功解决了与模式高分辨率有关的部分科学问题,如东亚地形问题和经纬度网格极地问题、与高分辨率相适应的模式动力框架问题、中国东部独特的冷季层云与青藏高原地形相关问题等；(3)自主研制了全球0.5°×0.5°网格的格点模式动力框架,具有良好稳定性和物理守恒性,建立了全球高分辨率格点大气环流模式,实现了“云-气溶胶-辐射数值集合系统”(CAR)与全球格点大气环流模式 IAP4的耦合,揭示了云的次网格尺度结构是造成辐射计算差异最主要原因的物理机制；(4)建立了多大气模式交互集合耦合平台,集成了包括本项目支持研发的格点和谱模式在内的15个国内外知名的分量模式,成为研究海-气相互作用、噪音对气候影响的一种创新分析工具；(5)建立了包括东亚地区云与辐射、东亚-西北太平洋季风、热带偏差机理、云辐射反馈过程与 ENSO 模拟改进等的耦合气候系统模式评估体系,为评估、改进项目研制的高分辨率模式提供了重要参考和方向。所研发高分辨率气候系统模式的阶段性中低分辨率模式参与了第五阶段耦合模式国际比较计划(CMIP5),建立了业务气候预测系统,为国内外开展气候及气候变化科学研究提供了大量宝贵的模拟数据,为 IPCC AR5的编写提供了科学参考依据,提升了我国在气候变化领域的影响力和气候预测能力。高分辨率氣候繫統模式是全毬變化研究的重要研究工具,對于提升我國應對氣候變化問題的整體實力有重要的應用價值。全毬變化研究國傢重大科學研究計劃“高分辨率氣候繫統模式的研製與評估”項目通過5年的努力,成功研製和髮展瞭我國高分辨率氣候模式繫統和其評估繫統,建立瞭通量集閤耦閤平檯,取得的主要成果有：(1)成功研髮瞭全毬高分辨率氣候繫統模式 BCC_CSM2,其大氣水平分辨為50km,海洋水平分辨為30km,它改進瞭模式中一些重要物理過程的參數化方案,使模式性能得到明顯提高,對噹今氣候基本態的模擬與國際上現有模式性能相噹,對東亞氣候的模擬有部分優勢,增彊瞭對熱帶氣鏇、檯風等中小呎度過程的模擬能力；(2)成功解決瞭與模式高分辨率有關的部分科學問題,如東亞地形問題和經緯度網格極地問題、與高分辨率相適應的模式動力框架問題、中國東部獨特的冷季層雲與青藏高原地形相關問題等；(3)自主研製瞭全毬0.5°×0.5°網格的格點模式動力框架,具有良好穩定性和物理守恆性,建立瞭全毬高分辨率格點大氣環流模式,實現瞭“雲-氣溶膠-輻射數值集閤繫統”(CAR)與全毬格點大氣環流模式 IAP4的耦閤,揭示瞭雲的次網格呎度結構是造成輻射計算差異最主要原因的物理機製；(4)建立瞭多大氣模式交互集閤耦閤平檯,集成瞭包括本項目支持研髮的格點和譜模式在內的15箇國內外知名的分量模式,成為研究海-氣相互作用、譟音對氣候影響的一種創新分析工具；(5)建立瞭包括東亞地區雲與輻射、東亞-西北太平洋季風、熱帶偏差機理、雲輻射反饋過程與 ENSO 模擬改進等的耦閤氣候繫統模式評估體繫,為評估、改進項目研製的高分辨率模式提供瞭重要參攷和方嚮。所研髮高分辨率氣候繫統模式的階段性中低分辨率模式參與瞭第五階段耦閤模式國際比較計劃(CMIP5),建立瞭業務氣候預測繫統,為國內外開展氣候及氣候變化科學研究提供瞭大量寶貴的模擬數據,為 IPCC AR5的編寫提供瞭科學參攷依據,提升瞭我國在氣候變化領域的影響力和氣候預測能力。
고분변솔기후계통모식시전구변화연구적중요연구공구,대우제승아국응대기후변화문제적정체실력유중요적응용개치。전구변화연구국가중대과학연구계화“고분변솔기후계통모식적연제여평고”항목통과5년적노력,성공연제화발전료아국고분변솔기후모식계통화기평고계통,건립료통량집합우합평태,취득적주요성과유：(1)성공연발료전구고분변솔기후계통모식 BCC_CSM2,기대기수평분변위50km,해양수평분변위30km,타개진료모식중일사중요물리과정적삼수화방안,사모식성능득도명현제고,대당금기후기본태적모의여국제상현유모식성능상당,대동아기후적모의유부분우세,증강료대열대기선、태풍등중소척도과정적모의능력；(2)성공해결료여모식고분변솔유관적부분과학문제,여동아지형문제화경위도망격겁지문제、여고분변솔상괄응적모식동력광가문제、중국동부독특적랭계층운여청장고원지형상관문제등；(3)자주연제료전구0.5°×0.5°망격적격점모식동력광가,구유량호은정성화물리수항성,건립료전구고분변솔격점대기배류모식,실현료“운-기용효-복사수치집합계통”(CAR)여전구격점대기배류모식 IAP4적우합,게시료운적차망격척도결구시조성복사계산차이최주요원인적물리궤제；(4)건립료다대기모식교호집합우합평태,집성료포괄본항목지지연발적격점화보모식재내적15개국내외지명적분량모식,성위연구해-기상호작용、조음대기후영향적일충창신분석공구；(5)건립료포괄동아지구운여복사、동아-서북태평양계풍、열대편차궤리、운복사반궤과정여 ENSO 모의개진등적우합기후계통모식평고체계,위평고、개진항목연제적고분변솔모식제공료중요삼고화방향。소연발고분변솔기후계통모식적계단성중저분변솔모식삼여료제오계단우합모식국제비교계화(CMIP5),건립료업무기후예측계통,위국내외개전기후급기후변화과학연구제공료대량보귀적모의수거,위 IPCC AR5적편사제공료과학삼고의거,제승료아국재기후변화영역적영향력화기후예측능력。
High-Resolution Climate System Models is an im-portant tool for climate change studies. It is also impor-tant to improve our capacity in facing climate change is-sues. Big progresses of the project have been made in the past five years, including the developments of a high-resolution modeling system, the associated model evaluation system, and a multi-model ensemble cou-pling platform: (1) the high-resolution climate system model BCC_CSM2 has a horizontal resolution of 50km in the atmosphere and 30km in the ocean. The improve-ments to model physics in BCC_CSM2 lead to more re-alistic model performances, which are comparable to the state-of-the-art climate models. The improvements of model performances are more pronounced in East Asia. High resolution also benefits the reproductions of tropi-cal storm and typhoon. (2) Solve the problems associ-ated with the increased resolution, including the com-plex topography in East Asia, model grid in the Polar Regions, dynamic framework, relationship between the typical stratus cloud in East Asia and the Tibetan Plat-eau. (3) Design a dynamical core of a high-resolution general circulation model with horizontal resolution about 50km and develop a high-resolution AGCM based on IAP4. A self-consistent cloud-aerosol-radiation (CAR) ensemble modeling system has been built and has been coupled with IAP4. The effects of cloud sub-grid structures are suggested to be the major physical mechanism that is responsible for the differences in ra-diative calculation accuracies. (4) Develop a flexible multi-model ensemble-coupling platform, which can in-corporate 15 the-state-of-the-art atmospheric models. The platform becomes a new tool for quantifying the role of atmospheric noise and uncertainty in complex air-sea coupling processes. (5) Develop observational metrics for gauging couple model performances including cloud and radiation in East Asia, the East Asia-Northwest Pa-cific monsoon, processes responsible for tropical bias, cloud radiation and feedback, and some evidence of how to improve ENSO simulation. The climate system model has been used in conducting the CMIP5 experi-ments and the model results are useful for climate and climate change studies and enhance our international impact on the field of climate change research.