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全球大洋环流数据同化模式系统发展取得重要进展
2021-04-07 | 编辑:LTO | 【  】【打印】【关闭

  近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)冯洋研究员团队历经三年努力,在全球大洋环流数据同化模式系统 Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO) 发展上取得重要进展。该研究改进了ECCO体系河流径流的引入方法,大幅度提高了ECCO体系在全球河口海岸带冲淡水动力系统的表征,成果发表在地学领域模式技术顶刊Geoscientific Model Development(《地球科学模式研发》,JCR地学大类一区Top5-year IF 5.768,合作单位包括美国加州理工学院、莫斯登陆海洋实验室、华东师范大学河口海岸学国家重点实验室。 

  河口海岸带位于海洋和陆地过渡带,是世界上人口、经济和城市最集中的地区,受全球变化和人类陆地活动的双重影响。尽管河口海岸带占地球表面很小的一部分,但是在全球碳及营养盐循环中扮演着十分重要的角色。然而,河口海岸带的模拟一直是全球海洋模式及地球系统模式中的薄弱环节。与盐度卫星遥感数据Soil Moisture Active Passive (SMAP)相比,目前可供下载的多数模式同化数据尚不能分辨河口盐度的年际变化,其原因之一是过于简化河口径流的引入方法。该研究基于全球大洋环流数据同化系统ECCO,通过一系列敏感性实验测试河流径流引入方式对河流冲淡水模拟的影响,并评估对模式网格分辨率和网格类型的敏感性。结果表明,模式采用日分辨率点源河流驱动可以更好地再现河口区盐度的季节及年际变化,网格分辨率增加会导致河口区盐度降低,而网格类型变化(ECCO2ECCOv4)对河口盐度影响不大。此外,该研究比较了不同分辨率的ECCO模拟结果和SMAP观测的河口区盐度,结果表明1/3°度网格ECCO (LLC270)SMAP卫星河口盐度最为接近;模式分辨率从1°提高到1/3°会导致所有河口区增加冲淡水的面积、体积,稳定上层海洋层化,减少混合层深度。但是当模式分辨率进一步提高到1/6°时,不同冲淡水区的变化有显著差别,较浅的陆架区因更强的斜压不稳定和相对较弱的次网格垂直混合导致对网格分辨率变化更为敏感。 

  全球模式发展可以实现地学从纯基础研究到科学研究与社会保障服务紧密结合的应用研究转变,为打造宜居地球提供强有力的科学支撑和环境服务保障。河口海区受人类活动影响强烈,该区海洋环境正面临着人类活动和气候变化双重挑战。全球模式在近岸海区的改进将对近岸缺氧、碳循环、区域天气变化的模拟和预报有非常重要的影响,并对地球系统模式最终实现无缝模拟意义重大。 

  该研究受南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队引进重大专项(GML2019ZD0303),热带海洋环境国家重点实验室自主研究项目(LTOZZ2103),中国科学院南海生态环境工程创新研究院项目(ISEE2018PY05) 及广东省海洋遥感重点实验室开放课题(2017B030301005-LORS2001)等联合资助。   

  相关论文信息:  Feng, Y., Menemenlis, D., Xue, H., Zhang, H., Carroll, D., Du, Y., and Wu, H.: Improved representation of river runoff in Estimating the Circulation and Climate of the Ocean Version 4 (ECCOv4) simulations: implementation, evaluation, and impacts to coastal plume regions, Geosci. Model Dev., 14, 1801–1819, https://doi.org/10.5194/gmd-14-1801-2021, 2021. 

  https://gmd.copernicus.org/articles/14/1801/2021/ 

 

2015-2017年期间高分辨率盐度卫星遥感数据(SMAP)、通用18-km ECCO2(左下)和改进ECCOv4-River(LLC540,右下)的海表面盐度对比。改进后河口区海表盐度和SMAP观测相比更为接近。 




























 
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