论文摘要
基于一款通用的耦合器OASIS构建了HAMSOM与REMO的区域海洋-大气耦合系统。对比耦合前后的海气界面热通量数据，显示，耦合系统中的海气界面热交换处于平衡状态，且维持这种平衡的主要因素是潜热交换。分析大气模式中使用不同海表面温度（Sea Surface Temperature，SST）数据计算得到的结果，发现在海气边界层存在着对流-风-蒸发正反馈。当SST升高后，海表面气温（SurfaceAtmosphere Temperature, SAT）随之升高，与此相伴随，海表面湿度增加。空气温度和湿度的升高都会使其密度减小。在二者的共同作用下，海表面湿空气向上输运，对流加强；加强的对流又有益于水汽脱离海表面从而促进了蒸发过程。与此同时，对流的加强也会使海表风速增强。对流、风、蒸发相互影响，形成正反馈。维持该正反馈的能量来自于海表面散失的潜热。而SST的高低决定了该正反馈的强弱。对比耦合与非耦合状态下的SST与SAT，发现耦合状态下的SST与SAT差别较非耦合状态下小。耦合状态下的两个变量相互影响，而在非耦合状态下，其变化只体现在海洋或大气一侧。这种差别导致使用Bulk Formula计算海表面净热通量强迫的非耦合海洋模拟中夏季SST低于正常值，冬季高于正常值，且冬季误差较大。误差的季节差异主要是由于北海存在季节性温跃层而引起的。对不同耦合步长下的实验结果进行对比，发现耦合步长的改变不会影响SST的长期变化，但会对一年内的模拟结果产生较大差异，可达2度左右。这种差异来自于对太阳辐射的量化误差。此外，随着耦合频率的增加，风应力强迫的频率也随之增加，这会使海水的混合增强，从而促进海表热量向深层传递。对MPI-OM与ECHAM5全球耦合模式在IPCCA1B情景下的模拟结果进行降尺度，应用耦合系统对本世纪100年北海的气候变化进行模拟。结果显示，北海海平面平均升高0.6-0.7米，年降雨量增加近100mm，云覆盖量亦有所增加，从69%上升到72%。SST升高2.1度，SAT升高2.5度，且升温出现昼夜、季节不对称现象。