海洋模型分辨率增高改善但高估了全球中层环流的模拟

海洋环流在全球和区域尺度上对热量和物质的运输至关重要，尤其是中层海洋环流（约1000米深）在维持全球海洋的质量和能量平衡中发挥着关键作用。然而，尽管近年来高分辨率气候模型在模拟上层海洋环流方面取得了显著进展，中层环流的强度和方向仍然存在不确定性。这种不确定性部分源于对中层环流观测数据的稀缺。随着Argo浮标的数据不断积累，人们获得了大量的温度和盐度数据，为全球海洋中层环流的研究提供了新的支撑。

本研究分析了17个气候模型在不同分辨率下对全球中层海洋环流的模拟表现。结果显示，无论是低分辨率（LR）还是高分辨率（HR）模型，其模拟的流速均低于观测值，尤其是在热带和高纬度地区。高分辨率模型在流速和流向的模拟上表现出一定的改进，尤其是在强流区域（如西边界流和南极绕极流）。通过对比Argo浮标提供的数据，本研究发现高分辨率模型在捕捉中层海洋环流的时间变化方面较为有效，但也存在平均强度过高的现象，平均过高约65%。此外，模型在热带地区的流向模拟表现不佳。

本研究的发现强调了高分辨率气候模型在模拟全球中层海洋环流中的潜力与局限性。尽管HR模型在多个区域的表现优于LR模型，但对其内部变率过高估计，仍需改进模型参数化，以更准确地反映中层环流的复杂性。深入理解中层海洋环流不仅有助于提高气候模型的预测能力，也对研究气候变化、海洋生态系统及其对全球气候系统的影响至关重要。未来的研究应继续整合更多的观测数据，并优化模型设计，以提升对中层海洋环流的模拟精度。

图：模型和观测中的流速标准差（VSTD）。高分辨率（HR）模型（a,d）、Argo观测（b,e）和低分辨率（LR）模型（c,f）的纬向（a–c）和经向（d–f）速度的标准差。Argo观测与模型之间的纬向（g）和经向（h）VSTD散点图。红色（蓝色）符号代表HR（LR）模型。

2024-SR-Increasing model resolution Mid-depth circulation.pdf