CMIP5全球气候模式对东亚环流模拟的评估

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本文利用第五次耦合气候模式比较计划(CMIP5)提供的30个全球气候模式模拟的1961-2005年的逐月环流场资料及同期美国国家环境预报中心NCEP再分析资料,引入泰勒图及各种评估指标,从气候态和年际变化两个方面,评估全球气候模式对东亚大气环流的模拟能力,寻求具有较好东亚夏季环流场模拟能力的气候模式。结果表明:(1)全球气候模式对东亚地区冬、夏季海平面气压场、850hPa经、纬向风场和500hPa高度场气候态的模拟存在不同程度的偏差,但均能较好地模拟出上述要素场气候态的空间分布特征,且模式比CMIP5以前的版本有不同程度的提高,如模式对东亚大部分区域SLP场的模拟偏差从10hPa减小到6hPa,海洋地区偏差更小等;(2)就气候态而言,除850hPa经向风场外,模式对冬季环流场气候态的模拟能力优于夏季。总体而言,在夏季,模式对东亚环流场气候态的模拟技巧由高到低依次为500hPa高度场、100hPa高度场、850hPa风场(纬向风场的模拟优于经向)和SLP场;而在冬季,模式对500hPa高度场的模拟能力最强,其次为100hPa高度场、SLP场,850hPa风场最弱。对东亚地区环流场气候态模拟技巧最高的5个模式是CESM1-CAM5、MPI-ESM-P、EC-EARTH、 ACCESS1-0和MPI-ESM-MR。(3)模式对东亚冬、夏季大气环流场年际变率的模拟能力较弱,多数模式不能较好的反映环流场年际变率的变化特征,对冬季环流场年际变率的模拟优于夏季;相对而言,模式对500hPa高度场年际变率的模拟能力最强,其次为100hPa高度场、850hPa风场,对SLP场年际变率的模拟能力最弱;对东亚冬、夏季大气环流场年际变率综合模拟能力最强的5个模式是MPI-ESM-MR、FGOALS-S2、MPI-ESM-P、GFDLESM-2G和CanESM2;模式对于东亚冬、夏季季风指数年际变率的模拟能力较差,尤其对东亚冬季风指数的年际变化几乎没有模拟能力。(4)相对于单一模式,多模式集合平均(MME)对东亚冬、夏季环流系统的模拟能力较强,但较优选的前5个模式集合平均的模拟能力弱。
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