作者:廖洋 来源:中国科学报 发布时间:2021/3/17 12:28:14
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海气耦合模式专著出版

日前,中科院海洋研究所张荣华、高川、王宏娜与复旦大学陶灵江共同撰写的《中间型海洋—大气耦合模式及其ENSO模拟和预测》专著由科学出版社正式出版发行。

目前,地球科学预测研究和实际应用中,继数值天气预报之后,最为成功的范例之一就是对厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)的预测。然而,春季预报障碍等现象的存在,导致ENSO预测仍然存在较大的不确定性。如何进一步有效改进ENSO实时预测,是一个国际性难题和前沿科学研究重点。

ENSO是热带太平洋海洋—大气相互作用产生的最强的年际变率信号,通过大气遥相关等过程,会引发全球天气、气候异常,对环境和社会产生深远影响。因此,对ENSO的准确模拟和及时预测至关重要。

基于地球流体动力学方程组的数值模式是研究海洋和大气环流及ENSO模拟和预测等的主要工具。由于ENSO模拟性能强烈地依赖于模式的动力框架构建、参数化方案和分辨率等因素,过去几十年来已研发了不同类型的海气耦合模式来表征与ENSO相关的海气相互作用过程,并成功地进行了ENSO数值模拟试验。其中,海气耦合模式按其复杂程度可分为中间型耦合模式、混合型耦合模式和环流型耦合模式等。

张荣华等集多年关于海气耦合模式、ENSO模拟和预测等系统性应用研究成果于一体,出版了《中间型海洋—大气耦合模式及其ENSO模拟和预测》一书,主要介绍了自主研发和改进的中国科学院海洋研究所中间型海洋—大气耦合模式(英文简写为IOCAS ICM)。

据介绍,该模式经过优化改进后,自2015年以来以IOCAS ICM命名,成为首个以我国国内单位冠名的海气耦合模式,为国际学术界提供ENSO实时预测结果,充分彰显了我国在ENSO数值模拟和预测方面的成果,提升了我国在该领域的国际地位和影响力。

IOCAS ICM对2015—16年超级厄尔尼诺事件的模拟和预测研究,入选2016年度National Science Review地球科学领域的亮点成果,也得到《科学通报》的亮点成果点评; 并于2015和2016年两次入选青岛海洋科学与技术试点国家实验室的亮点成果系列。

此外,书中还系统介绍了作者利用该模式在ENSO模拟和预测等方面取得的最新研究成果,包括对ENSO演变及相关的热带太平洋海洋—大气过程的数值模拟、机理分析、历史回报、实时预测;为进一步改进ENSO模拟和实时预测所成功发展的一个基于IOCAS ICM的四维变分资料同化预测系统、以及基于条件非线性最优扰动方法的可预报性研究等。

本书中原创性的海气耦合技术很多,对更深入地研究热带太平洋海洋—大气年际异常时空演变和海气相互作用过程等具有普遍的参考价值,为开展相关数值模拟提供了有效工具,可供海洋、大气、全球变化和地球系统科学等相关专业的研究人员参考。

本书相关科学研究和出版得到中国科学院海洋大科学研究中心、中国科学院海洋研究所、青岛海洋科学与技术试点国家实验室、中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金项目和全球变化与海气相互作用专项等资助。

 
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