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FGOALS模式4个版本太平洋年代际气候变率模拟的比较

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大气科学 2016年第1期40卷 176-190页

作者：张雅乐俞永强中国气象局气象干部培训学院北京100081 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(LASG) 北京100029

本文选用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(LASG/IAP)发展的全球海洋—大气—陆面气候系统模式(FGOALS)的4个版本g2.0、s2.0、g1.1和g1,利用模式的长时间积分结果,结合观测、再分析资料比较、评... 详细信息

本文选用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(LASG/IAP)发展的全球海洋—大气—陆面气候系统模式(FGOALS)的4个版本g2.0、s2.0、g1.1和g1,利用模式的长时间积分结果,结合观测、再分析资料比较、评估模式对太平洋年代际变率的模拟能力,并通过对海气相互作用及其海洋动力过程分析,探讨了模式中太平洋年代际振荡形成机制。研究发现,FGOALS模式g2.0和s2.0版本对太平洋年代际振荡(PDO/IPO)的模拟能力优于g1.1和g1。模式中太平洋年代际变率的正反馈过程与Bjerknes(1969)提出的海气相互作用正反馈机制有关,其负反馈则主要与海洋内部动力过程有关。太平洋异常经向热量输送将热带与中纬度海洋联系在一起,可以抑制正反馈作用,但无法使得年代际振荡变化位相发生反转;FGOALS模式中,热带海表温度(SST)暖距平信号通过大气桥影响热带外大气环流,在海气作用下,热带与热带外海洋次表层分别以Kelvin波和Rossby波的形式传播,使得冷暖位相反转,4个版本均能再现这种负反馈机制。但不同版本Rossby波所处的纬度不同,太平洋SST异常年代际变化信号最明显的范围越宽,则由此激发的Rossby波便更为偏北,纬度越高Rossby波西传的时间也越长,PDO/IPO的周期与其SST异常的经向尺度密切相关。

关键词：气候系统模式太平洋年代际振荡(PDO/IPO) 海气相互作用 FGOALS(Flexible Global Ocean–Atmosphere–Land System Model)

FGOALS耦合模式对赤道太平洋海温和降水年循环的模拟评估

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大气科学 2021年第6期45卷 1345-1365页

作者：李恬燕俞永强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(LASG) 北京100029 中国科学院大学北京100049

本文评估了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(LASG/IAP)研发的全球气候系统模式(FGOALS)的4个版本(FGOALS-g2、s2、g3、f3-L)对赤道太平洋地区的海温、降水气候态和季节循环的模拟能力。本文从海... 详细信息

本文评估了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(LASG/IAP)研发的全球气候系统模式(FGOALS)的4个版本(FGOALS-g2、s2、g3、f3-L)对赤道太平洋地区的海温、降水气候态和季节循环的模拟能力。本文从海气耦合机制和热量收支的角度对耦合模式结果和相应的大气模式比较计划试验(AMIP)进行了对比分析,探讨了造成这一地区海温和降水模拟偏差的原因。结果显示,上一代模式g2和s2的海表温度均方根误差大于2℃,新一代模式g3和f3-L模拟的均方根误差降低50%,为1℃左右。因为新版本中赤道太平洋地区的净短波辐射平均态误差的减小,海洋上层热量动力输送过程的改善和净短波辐射与海温回归关系改进,赤道太平洋地区海温的平均态,南北温度和降水的不对称性都更加接近观测。f3-L比g3在上述方面改进更多,海温也更加合理。但是新一代版本模拟的降水均没有显著改进,赤道北侧ITCZ的降水偏大4 mm d;。对流降水带来的凝结潜热释放加强了南北非绝热加热梯度,越赤道南风偏差抵消了一部分因为短波辐射偏大带来的海温偏暖,这说明海温平均态的改善是模拟误差相互抵消的结果。在季节循环的模拟方面也存在类似的现象,f3-L和g3中的海温年循环有所改进但较观测振幅仍旧偏弱。这是因为f3-L和g3模拟的经向风和潜热的年循环振幅比前版本要偏强,误差加大的同时也更大地抵消短波辐射的年循环偏差。g2和s2模拟的海温在赤道东太平洋则存在一个虚假半年循环分量,这主要是由潜热通量半年循环偏差所引起的。

关键词：海气相互作用模式评估季节循环气候系统模式

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保形平流方案在海洋环流模式中的应用

自然科学进展 2006年第11期16卷 1442-1448页

作者：肖潺俞永强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(LASG) 中国科学院研究生院北京100039

通过将两步保形平流方案与二阶中央差物质输运平流方案进行对比,发现对于理想的一维平流方程,两步保形平流方案可以给出更准确的模拟．进而将此方案引入到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(LASG)... 详细信息

通过将两步保形平流方案与二阶中央差物质输运平流方案进行对比,发现对于理想的一维平流方程,两步保形平流方案可以给出更准确的模拟．进而将此方案引入到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(LASG)发展的海洋环流模式(LICOM)中替代温度和盐度方程中的二阶中央差平流方案,发现在热带中、东太平洋区域,相对于原模式,模拟结果在温度场上有较大的改进,较好地克服了以往存在的赤道太平洋冷舌过强的问题．对比海表平流项变化和温度变化,运用线性回归分析,证明平流项的变化是改进中、东太平洋的重要原因,也由此表明两步保形平流方案的优点．

关键词：保形平流方案海洋环流模式赤道太平洋冷舌

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海洋环流的长期变化和预估

气候变化研究进展 2022年第1期18卷 19-30页

作者：华莉娟俞永强中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室(LASW) 北京100081 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(LASG) 北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

IPCC第六次评估报告(AR6)于2021年8月在IPCC第一工作组第14次联合大会上得到审议通过,并得到了IPCC第54届全会接受和批准。文中主要对该报告第九章“海洋、冰冻圈和海平面”中与海洋环流的相关评估内容进行解读。与以前的IPCC报告相比,... 详细信息

IPCC第六次评估报告(AR6)于2021年8月在IPCC第一工作组第14次联合大会上得到审议通过,并得到了IPCC第54届全会接受和批准。文中主要对该报告第九章“海洋、冰冻圈和海平面”中与海洋环流的相关评估内容进行解读。与以前的IPCC报告相比,AR6进一步确认人类活动对海洋环流的影响,并基于最新的数值模式给出对未来变化预估的结果。报告指出,海洋各区域表层盐度梯度增加(基本确定),预估到21世纪末认为海水较淡的海洋区域将变得更淡,而咸的区域将变得更咸(中信度);至少自1970年以来在全球海洋绝大多数区域的上层海洋层结更稳定(基本确定),预估到21世纪末认为上层海洋的密度层结会继续增加(基本确定),而绝大多数区域的混合层深度在高排放情景下会变浅(低信度);自20世纪80年代以来海洋热浪的发生频次翻倍(高信度)且持续时间更久(中信度),预估结果认为海洋热浪发生频次将更高;在4个东边界上升流系统中,20世纪80年代以来,仅有加利福尼亚上升流系统经历了有利于上升流的风力增强,而其他3个上升流系统未出现(中信度),东边界上升流系统将以偶极子的空间型态变化,即低纬度减弱而高纬度增强(高信度);所有预估情景下大西洋经向翻转环流(AMOC)均将减弱(非常可能),虽然AMOC会减弱,但全球变暖不会导致AMOC在2100年之前突然停止(中信度);AR6增加了可分辨海洋中尺度涡旋的高分辨率数值模拟试验,结果显示高分辨率模式有效地改进了海洋表面温度(SST)、海气通量和动力海面高度变化等要素的模拟。

关键词：气候变化海洋环流海洋热浪高分辨率模式

A Flexible Coupled Ocean-Atmosphere General Circulation Model

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Advances in Atmospheric Sciences 2002年第1期19卷 169-190页

作者：俞永强宇如聪张学洪刘海龙 LASG Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences 100029 Beijing

Based on the National Center for Atmospheric Research (NCAR) Climate System Model version 1 (CSM-1), a Flexible coupled General Circulation Model version 0 (FGCM-0) is developed in this study through replacing CSM-1’s oceanic component model with IAP L30T63 global oceanic general circulation model and some necessary modifications of the other component models. After the coupled model FGCM-0 is spun up for dozens of years, it has been run for 60 years without flux correction. The model does not only show the reasonable long-term mean climatology, but also reproduce a lot of features of the interannual variability of climate, e.g. the ENSO-like events in the tropical Pacific Ocean and the dipole mode pattern in the tropical Indian Ocean. Comparing FGCM-0 with the NCAR CSM-1, some common features are found, e.g. the overestimation of sea ice in the North Pacific and the simulated double ITCZ etc. The further analyses suggest that they may be attributed to errors in the atmospheric model.

关键词： Coupled model ENSO Climate drift

涡分辨率全球海洋环流模式LICOM模拟的吕宋海峡流场的季节变化

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气候与环境研究 2014年第5期19卷 547-558页

作者：李云俞永强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 国家海洋环境预报中心、国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室北京100081

分析了一个1/10°的涡分辨率全球环流模式LICOM(LASG/IAP Climate system Ocean Model)对吕宋海峡附近海洋环流的模拟能力。结果表明,模拟的吕宋海峡附近上层环流及输运具有明显的季节变化特征,除6月是东向净流出外,其余月份均为西向流... 详细信息

分析了一个1/10°的涡分辨率全球环流模式LICOM(LASG/IAP Climate system Ocean Model)对吕宋海峡附近海洋环流的模拟能力。结果表明,模拟的吕宋海峡附近上层环流及输运具有明显的季节变化特征,除6月是东向净流出外,其余月份均为西向流入,冬季流量最大。年平均流量在-3.76 Sv(1 Sv=106 m3/s),其中上层(600 m以上)流量起主要贡献,为-3.60 Sv,与目前已有的研究结果基本一致。南海通过6个海峡完成与外界的水交换,其中吕宋海峡和巴拉巴克海峡是大洋水进入南海的主要通道,其余海峡均以流出为主,流出量最大的是台湾海峡(1.99 Sv),其次是卡里玛塔海峡(1.03 Sv)。进一步分析表明,由季风引起的埃克曼输送量约占吕宋海峡流量的11%,而由季风引起的吕宋海峡压力梯度形成的西向的地转流对吕宋海峡的输运起支配作用。作为黑潮源头的太平洋北赤道流流量对吕宋海峡输运的季节变化也有一定影响。

关键词：吕宋海峡输运季节变化季风黑潮

海洋环流对全球增暖趋势的调制:基于FGOALS-s2的数值模拟研究

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大气科学 2013年第2期27卷 395-410页

作者：俞永强宋毅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(LASG) 北京100029 中国科学院大学北京100049

在工业革命以来全球长期增暖趋势背景下,全球平均表面气温还同时表现出年代际变化特征,二者叠加在一起使得全球平均气温在某些年份增暖相对停滞(如1999～2008年)或者增暖相对较快(如1980～1998年)。利用中国科学院大气物理研究所大气科... 详细信息

在工业革命以来全球长期增暖趋势背景下,全球平均表面气温还同时表现出年代际变化特征,二者叠加在一起使得全球平均气温在某些年份增暖相对停滞(如1999～2008年)或者增暖相对较快(如1980～1998年)。利用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(LASG)发展的耦合气候模式FGOALS-s2历史气候和典型路径浓度(RCPs)模拟试验结果研究了可能造成全球增暖的年代际停滞及加速现象的原因,特别是海洋环流对全球变暖趋势的调制作用。该模式模拟的全球平均气温与观测类似,即在长期增暖趋势之上,还叠加了显著的年代际变化。对全球平均能量收支分析表明,模拟的气温年代际变化与大气顶净辐射通量无关,意味着年代际表面气温变化可能与能量在气候系统内部的重新分配有关。通过对全球增暖加速和停滞时期大气和海洋环流变化的合成分析及回归分析,发现全球表面气温与大部分海区海表温度(SST)均表现出几乎一致的变化特征。在增暖停滞时期,SST降低,更多热量进入海洋次表层和深层,使其温度增加;而在增暖加速时期,更多热量停留在表层,使得大部分海区SST显著增加,次表层海水和深海相对冷却。进一步分析表明,热带太平洋表层和次表层海温年代际变化主要是由于副热带—热带经圈环流(STC)的年代际变化所致,然后热带太平洋海温异常可以通过风应力和热通量强迫作用引起印度洋、大西洋海温的年代际变化。在此过程中,海洋环流变化起到了重要作用,例如印度尼西亚贯穿流(ITF)年代际异常对南印度洋次表层海温变化起到关键作用,而大西洋经圈翻转环流(AMOC)则能直接影响到北大西洋深层海温变化。

关键词：气候系统模式全球增暖年代际变化副热带—热带经圈环流(STC) 印度尼西亚贯穿流(ITF) 大西洋经圈翻转流函数(AMOC)

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基于机器视觉的青菜杂质检测与定位研究

基于机器视觉的青菜杂质检测与定位研究

作者：俞永强上海电机学院

学位级别：硕士

Summer Monsoon Rainfalls over Mid-Eastern China Lagged Correlated with Global SSTs

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Advances in Atmospheric Sciences 2001年第2期18卷 179-196页

作者：宇如聪张明华俞永强刘屹岷 LASG Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences ITPA MSRC SUNY at Stony Brook

Some features associated with Eastern China Precipitation (ECP), in terms of mean climatology, sea-sonal cycle, interannual variability are studied based on monthly rainfall data. The rainfall behavior over Eastern China has fine spatial structure in the seasonal variation and interannual variability. The revealed characteristics of ECP motivate us dividing Eastern China into four sub—regions to quantify significant lag—correlations of the rainfalls with global sea surface temperatures (SSTs) and to study the ocean’s pre-dominant role in forcing the eastern China summer monsoon rainfalls. Lagged correlations between the mid—eastern China summer monsoon rainfalls (MECSMRs) and the global SSTs, with SST leading to rain-fall, are investigated. The most important key SST regions and leading times, in which SSTs are highly corre-lated with the MECSMRs, are selected. Part of the results confirms previous studies that show links between the MECSMRs and SSTs in the eastern equatorial Pacific associated with the El Nino — Southern Oscillation (ENSO) phenomenon. Other findings include the high lag correlations between the MECSMRs and the SSTs in the high and middle latitude Pacific Ocean and the Indian Ocean, even the SSTs over the Atlantic Ocean, with SST leading—time up to 4 years. Based on the selected SST regions, regression equa-tions are developed by using the SSTs in these regions in respective leading time. The correlation coefficient between the observed rainfalls and regressed rainfalls is over 0.85. The root mean square error (RMSE) for regressed rainfall is around 65% of the standard deviation and about 15% of the mean rainfall. The regression equation has also been evaluated in a forecasting mode by using independent data. Discussion on the consistence of the SST—rainfall correlation with circulation field is also presented. Key words Summer monsoon - Rainfall - SST - Regression This work was jointed supported by Chinese Academy of Sciences under Grant “Hund

关键词： Summer monsoon Rainfall SST Regression