科研动态

地学系徐世明研究组提出基于CESM耦合模式的海气动力耦合过程新方案

2020-06-24

    6月21日,地学系徐世明副教授研究组在《地球系统模型发展》(Journal of Advances in Modeling Earth Systems)杂志上发表题为“基于CESM模式降低大气海洋动力耦合数值耗散(Reducing Numerical Diffusion in Dynamical Coupling between Atmosphere and Ocean in Community Earth System Model (CESM), version 1.2.1)的论文,提出一个基于CESM耦合模式的海气动力耦合过程新方案。
    耦合气候系统模式(如CESM)通常包含独立发展的大气和海洋分量,通过通量耦合器完成不同网格间的状态映射和海气耦合。大气海洋分量内部通常包含动力框架和各种物理过程参数化方案,以及动力-物理耦合过程。针对CESM模式大气分量CAM-FV中动力框架的风速预报定义在D网格点、动力-物理耦合以及海气耦合在A网格点的现状,研究组设计了新型大气动力框架和物理过程参数化方案分离的海气动力耦合方案。该方案有效减少了动力-物理耦合插值过程对海气动力耦合所造成的数值耗散(图a、b以双线性插值为例展示新旧插值过程区别)。
    新方案可提高关键海气动力耦合区域的模拟性能,可缓解大洋东边界模式暖偏差、CESM模式南极海冰高估等现有模式偏差。同时,对太平洋暖池和ENSO模拟也有一定程度的改进。新方案涉及对大气模式CAM和耦合器CPL的代码改动,可保证模式完美重启动,并提供标准分辨率下的CESM和CIESM模式集成和开源使用。
    清华大学地学系博士生马佳良为论文第一作者,地学系徐世明副教授为论文通讯作者,地学系卓越教授王斌老师指导了课题研究工作。本项工作得到了“全球变化及应对”国家重点研发计划(2017YFA0603902)等项目的支持。

图 (a)原海气动力耦合方案;(b)新方案(以双线性插值为例)

论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2020MS002052


审核:武海平

图文排版:付美娟