同化卫星高度计观测对CAS-ESM-C模拟性能的影响及改进

论文摘要

为了有效改进中国科学院地球系统模式气候分量系统（CAS-ESM-C）对年际海洋变化信号的模拟,本文利用集合最优插值同化方法（Ensemble Optimal Interpolation,En OI）将AVISO海表高度（sea surface height,SSH）卫星观测数据同化入CAS-ESM-C。通过对比三种不同来源的平均动力地形（mean dynamic topography,MDT）数据对SSH观测同化性能的影响,本研究筛选出针对CAS-ESM-C海洋资料同化最优的MDT。在此基础上,实施了1994-2000年的SSH观测同化试验,检验其对CAS-ESM-C海洋状态模拟的改进效果。结果表明:（1）分别基于三种MDT进行短期SSH同化,都对模式上层海温偏差有改进效果。但是基于同化了WOA气候态的结果计算得到的MDT,再同化SSH对模式偏差的减小有更好的效果。主要体现在太平洋暖池海温和北印度洋海温的冷偏差的减小以及赤道东太平洋冷舌模拟偏强的改进更优。（2）基于MDTWOA进行的长期SSH同化,正是由于海洋上层（温跃层以内）的温度变化与SSH有着较强的动力相关性,因此同化SSH观测可以显著地改进CAS-ESM-C对海洋上层温度变化的模拟,0-400m全球平均的均方根误差控制在1.0℃以内,明显优于仅同化海表温度（sea surface temperature,SST）的改进效果,并在温跃层深度附近的改进效果最为显著。同时对太平洋暖池海表高度偏差也有较显著得降低。虽然盐度在部分海域有较好的改进,但是由于SSH与整层盐度的相关性较差,因此理论上SSH同化无法直接减小盐度的偏差。（3）通过对热带太平洋上层海洋热含量的年际变化以及赤道太平洋地区海温年际异常,海表高度异常演变的分析发现,较之同化SST,同化SSH更显著的修正了CAS-ESM-C海洋上层海温的模拟偏差,并引入了有效的年际异常信号,改进了模式对海气耦合循环和物理过程的模拟。由此可以得到,同化SSH改进了CAS-ESM-C对海洋上层年际变率的模拟,为下一步利用CAS-ESM-C开展短期气候预测奠定了基础。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨海鹏

导师: 陈权亮,郑飞

关键词: 卫星高度计资料同化,平均动力地形,上层海洋温度模拟

来源: 成都信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,海洋学,海洋学

单位: 成都信息工程大学

分类号: P732;P715.6

DOI: 10.27716/d.cnki.gcdxx.2019.000004

总页数: 57

文件大小: 4897K

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标签：卫星高度计资料同化论文;  平均动力地形论文;  上层海洋温度模拟论文;