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区域海气耦合模式因其较高分辨率和相对较低的计算资源耗费，在最近十年间得到了快速发展。开展亚澳季风变率研究需要考虑海气相互作用过程，具有较高分辨率的区域海气耦合模式，是开展季风区海气相互过程研究的不可或缺的工具。作者基于国际通用的耦合器OASIS3.0，发展了一个区域海气耦合模式(LASG-ROAM)。该区域海气耦合系统有两个大气分量和两个海洋分量可供选择。在大气分量中，一个为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)发展的区域气候模式CREM(Climate version of Regional Eta Model)，另一个为意大利ICTP(Abdus SalamInternational Centre for Theoretical Physics)发展的区域气候模式RegCM3。在海洋分量中，一个为美国普林斯顿大学发展的POM2000，另一个为LASG/IAP发展的全球海洋模式LICOM2.0。作者以西北太平洋夏季风(WNPSM)为研究对象，评估了所发展的区域海气耦合模拟系统对西北太平洋夏季风的模拟能力，探讨了不同大气模式对区域海气耦合模式模拟结果的影响，通过改进大气模式积云对流参数化过程，改善了区域耦合模式的模拟性能；在此基础上，研究了改进对流方案和考虑区域海气相互作用过程对耦合模式模拟结果的影响；利用模式进行了长期积分试验，研究了区域海气耦合过程对西北太平洋夏季风年际变率模拟效果的影响。主要结论如下：
一.不同大气分量对区域耦合模式模拟性能的影响
研究指出CREM和RegCM3对对流过程的描述不同是导致两个模式耦合后海温偏差不同的重要原因。控制试验(即不考虑海气相互作用)中，CREM(RegCM3)分别为格点尺度降水(对流云降水)主导，高估(低估)了海上对流不稳定能量，有利于产生低层偏暖湿(偏干冷)的温湿垂直廓线。偏暖偏湿(干冷)的低层大气，使得海表潜热偏少(多)，低层大气层结较之观测更不稳定(稳定)，导致低层云量偏少(多)，到达海表的净短波辐射偏多(少)。CREM(RegCM3)在观测海温强迫下对海表净热通量模拟偏少(多)，相当于一个潜在的虚假热源(冷源)。一旦开始海气耦合，该热源(冷源)会使模拟的SST升温(降温)，产生暖(冷)偏差。这解释了CREM和RegCM3耦合前后显示出显著不同的原因。
二.区域海气耦合模式海表面温度冷偏差模拟的改进
研究证实，大气模式中对流发生过于频繁是导致RegCM3_POM2000区域海气耦合模式模拟的西北太平洋夏季海温偏冷的原因之一。在区域海气耦合模式(RegCM3_POM2000)中考虑对流抑制标准后，显著改善了控制试验中SST模拟的冷偏差，对流抑制愈强，SST模拟愈暖。抑制对流后，减少了大气中的柱平均云量，增加了到达海表的短波辐射，使得模拟海温增加。大气柱平均云量的减少与对流降水的减少一致，表明大气柱云量主要由对流云主导。当相对湿度阈值设定为0.70时，区域海气耦合模式模拟的降水空间型、均方根误差、降水变率及对流云降水比例亦得到显著改善。因此，基于“云顶至云底平均相对湿度”的对流抑制标准不仅适用于单独大气模式，也适用于区域海气耦合模式。本文研究结果表明，此前诸多区域海气耦合模式在亚澳季风区通常出现的SST模拟“冷偏差”问题，部分地是由于大气模式中对流发生过于频繁所致。
三.对流抑制和局地海气相互作用对西北太平洋夏季风模拟的影响
研究发现，引入对流抑制标准和考虑海气耦合过程，都可以提高RegCM3对西北太平洋地区夏季降水的模拟技巧。在单独RegCM3中引入对流抑制后，通过改善低层大气温湿廓线的模拟，减少模拟的海表潜热和感热，改善了副高和低空急流的模拟，削弱了“海表潜(感)热-降水-环流-海表风-海表潜(感)热”的偏差正反馈过程，从而减少了模拟偏差。研究指出，当模式中引入对流抑制过程后，区域海气耦合模式对降水模拟的改进作用略有降低。最后，利用耦合试验预报的海温驱动大气模式的结果表明，区域耦合试验对降水的改进主要是通过耦合模式模拟的SST实现的。在较暖的海温驱动下，RegCM3的敏感度更大，SST的小扰动会影响模式对侧边界的响应。考虑海气耦合过程后，模式对侧边界强迫的响应更趋合理、模拟效果得到显著改善。
四.区域海气相互作用过程对西北太平洋夏季风年际变率模拟的影响
研究表明，考虑区域海气海互作用过程后，改善了RegCM3对1983-2007年西北太平洋夏季降水年际变率、主导模态分布及其对应的大气环流异常型的模拟。在El Nino衰减年夏季，观测中，对应西北太平洋地区的负降水异常，大气低层存在反气旋环流异常及下沉运动，导致大气中云量减少，令到达海表的净短波辐射通量增加，海表面温度增加。由于RegCM3模式模拟的菲律宾海附近夏季气候态降水偏弱，使得单独的RegCM3在El Nino衰减年夏季表现为对观测海温异常强迫的被动响应，主要表现在：由于海表面温度增加引起的降水增多，低层大气环流出现气旋性异常及上升运动，上述特征与观测事实相左。在考虑海气耦合过程后，由于模拟的海温偏冷且距平偏弱，抑制了对流在29℃以下的过强发展，削弱了模式对观测海温偏强的虚假响应，因此，耦合模式能够部分再现观测中的“大气强迫海洋”这一物理过程，只是模拟的西北太平洋低层反气旋距平的位置偏西、强度偏弱。利用耦合模式预报的逐日海温再来强迫RegCM3，模拟结果再现了耦合模拟结果的主要特征，表明较弱的海洋强迫作用有利于区域大气模式对侧边界强迫的响应更为合理，从而显著改进模式对El Nino衰减年夏季西北太平洋气候异常的模拟效果。