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Assessment of the Southern Ocean Sea Surface Temperature biases in CMIP5 and CMIP6 Models

Journal of Ocean University of China 2024年第5期23卷 1135-1150页

作者： GAO Zhen ZHAO Shichang LIU Qinyu LONG Shang-Min SUN Shantong Key Laboratory of Marine Hazards Forecasting Ministry of Natural ResourcesHohai UniversityNanjing 210098China College of Oceanography Hohai UniversityNanjing 210098China Laoshan Laboratory Qingdao 266237China Physical Oceanography Laboratory Ocean University of ChinaQingdao 266100China

This work evaluates the performances of climate models in simulating the Southern Ocean(SO)sea surface temperature(SST)by a large ensemble from phases 5 and 6 of the Coupled Model Intercomparison Project(CMIP5 and CMIP6).By combining models from the same community sharing highly similar SO SST biases and eliminating the effect of global-mean biases on local SST biases,the results reveal that the ensemble-mean SO SST bias at 70°-30°S decreases from 0.38℃ in CMIP5 to 0.28℃ in CMIP6,together with increased intermodel *** dominant mode of the intermodel variations in the zonal-mean SST biases is characterized as a meridional uniform warm bias pattern,explaining 79.1% of the intermodel variance and exhibiting positive principal values for most *** ocean mixed layer heat budget further demonstrates that the SST biases at 70°-50°S primarily result from the excessive summertime heating effect from surface net heat *** biases in surface net heat flux south of 50°S are largely impacted by surface shortwave radiation from cloud and clear sky components at different *** of 50°S,the underestimated westerlies reduce the northward Ekman transport and hence northward cold advection in models,leading to warm SST biases *** addition,the westerly biases are primarily traced back to the atmosphere-alone model simulations forced by the observed SST and sea *** results disclose the thermal origin at the high latitude and dynamical origin at the low latitude of the SO SST biases and underscore the significance of the deficiencies of atmospheric models in producing the SO SST biases.

关键词： Southern Ocean CMIP5 CMIP6 SST biases surface heat flux westerlies atmospheric biases cloud simulation

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