基于MOM 4模式的太平洋区域环流模式的模拟评估与分析*

刘成彦

(中国海洋大学物理海洋实验室,山东青岛266100)

基于MOM 4模式的太平洋区域环流模式的模拟评估与分析*

刘成彦

(中国海洋大学物理海洋实验室,山东青岛266100)

本文初步评估基于MOM 4海洋环流模式建立的较高分辨率(0.25(°)×0.25(°))太平洋区域环流模式的模拟能力。研究表明,模式较好的再现了气候态的海表面温度、盐度、流、海表高度、等密面位涡模态、混合层深度等水平分布场;同时也较为准确地模拟了黑潮流轴的流量,温盐流结构等。相对于低分辨率模式,具有高分辨率的模式能有效地控制黑潮的流幅,以及黑潮离岸的位置,并且对模态水的模拟也比较清晰。

北太平洋;高分辨率模式;气候态模拟;黑潮

太平洋是地球上面积最大的海域,它对全球的气候有着重要的影响。赤道太平洋上的ENSO事件是最显著的年际信号之一[1-3]。另外,通过大气桥和海洋通道,ENSO的信号能够波及全球,从而影响当地的海洋大气变化[4-5]。在年代际时间尺度上,太平洋年代际振荡(PDO)是中纬度海洋-大气变化最显著的信号之一[6]。其中黑潮延伸体处的海气相互作用是产生PDO的可能机制之一[7]。鉴于太平洋在全球气候系统中起的作用,尤其是黑潮及其延伸体对气候的影响,本文在这里试图构建1个较高分辨率的太平洋环流模型,为太平洋环流动力学及气候的研究提供1个有力的研究工具。

计算机条件的不断成熟为高分辨率的海洋模拟提供了可能性。分辨率的提高对地形的刻画更加精确,也使得混合,对流,中尺度涡等现象的模拟过程中对参数化的依赖程度逐渐降低,同时减小了海表面强迫场的误差。前人的研究表明高分辨率海洋模式可以有效地控制在粗分辨率模式中温跃层较深,较宽,黑潮延伸体偏北的偏差(GA TES[8]),同时对西边界流的模拟也更加细致。近年来以针对北太平洋的高分辨率模式研究也获得了许多成果,如Qu等[9]用日本海洋科学技术中心(Japan M arine Science and Technology Center JAM STEC)基于MOM 2研发的高分辨率(1/4)(°)模式探究了北太平洋模态水的潜沉率;Kei[10]以纬向(1/36)(°)、径向(1/54)(°)的超高分辨率研究了亲潮的动力学机制和季节变化。同样,日本海洋科学技术中心开发的高分辨率的海洋环流模式也用来评估了NEC分叉点的季节和年际变化(Kim等[11])。Bunmei[12]基于MOM 3研发的(1/10)(°)涡分辨率的模式结果分析了黑潮延伸体的年代际变化。Hiroyuki[13]使用纬向(1/4)(°)、径向(1/6)(°)分辨率的MRI.COM研究了北太洋模态水的形成和循环。

本文使用MOM 4建立了1个较高分辨率的太平洋大洋环流模式,以此来评估MOM 4对北太平洋环流整体的模拟能力,包括环流的季节变化,一方面为下一步将模式提高到涡分辨率的实验计划奠定基础,同时也为将要开展的针对北太平洋环流的不同模式模拟能力比对提供参考。

1 模式简介和实验设计

本文使用的数值模式是美国普林斯顿大学地球物理流体动力学实验室(Geophysical Fluid Dynamics Laboratory,GFDL)开发的模块化大洋环流模式——Modular Ocean Model Version 4.1(MOM 4)。MOM以数值方法求解海水静力学原始方程,最初是作为研究全球,区域和近岸海洋气候系统的工具。MOM 4是GFDL海洋模式最新的版本,而它最早的研发工作可追溯至1960年代。

本实验使用MOM 4来进行太平洋的大洋环流模拟。本文采用了1个局部加细的高分辨率网格:在30°S～75°N、30°E～70°W区域之间,网格水平分辨率为0.25(°)×0.25(°),其外的网格精度为5(°);垂直方向为不等距的32层。此分辨率实验在气候平均风应力场的驱动下积分30 a,其中上边界条件使用的是NCEP气候态风应力场和CORE.v2[14]——Common Ocean-ice Reference Experiments的气候态热通量场,积分过程中海表面的表面盐度和温度分别向Levitus气候态平均SST和SSS恢复。模式在积分30 a后达到稳定,再用CORE.v2数据集的风速场,热通量场从1985—2005年实时驱动,其强迫场的时间间隔是6 h,空间为不规则网格。在实时驱动20 a后,得到20 a的实时驱动的结果,考虑模式强迫场转换所需的调整时间,本文取后15 a平衡态的结果分析。

本文采用SODA再分析资料与模式结果进行对比。SODA是美国马里兰大学(Maryland University)开发的海洋同化资料,是在全球海洋环流模式MOM(Modular Ocean Model)基础上融合卫星观测和实测资料进行实时同化再分析得到的格点化海洋再分析产品,其中有风应力、温度、盐度、二维流速和海表面高度等7个变量[15],包括1958—2007年的逐月数据,水平空间分辨率为0.25(°)×0.4(°)(投影到0.5(°)×0.5(°)网格),垂向上自海表至海底分为40层。模式强迫场采用欧洲气象中心(European Centre for Medium-Range Weather Fo recasts,ECWM F)40 a再分析资料(ECWM F 40 year reanalysis data archive,ERA 40)的逐日表面风场。总体而言,SODA资料在时间和空间上具有很好的连续性,资料要素也较为完整,能够很好地刻画海洋的精细特征。

2 MOM 4对太平洋基本物理量的模拟

MOM 4较好地模拟了海表面温度的气候态特征(未展示)。在北太平洋中纬度大洋内区,等温线基本呈纬向带状分布,并在西北太平洋黑潮亲潮延伸体处(KOE)形成了很强的温度锋。温度的这种不对称性分布主要与高温高盐的(低温低盐)西边界流黑潮(亲潮)有关。西边界流的存在造成了流经区域强的温度锋。MOM 4模拟的中纬度温度锋与SODA类似。在赤道太平洋,暖池与冷舌的存在形成了很强的纬向温度梯度。冷舌区SST的强度与SODA模拟的结果相当,而暖池区模拟的SST比SODA高2℃左右。暖池区海温的偏高可能与热通量强迫场的偏差、模式误差等因素有关。另外,MOM 4很好地模拟出了SST的季节变化,如暖池的季节南北移动,西边界流锋冬季强夏季弱的特征,冷舌秋季强春季弱的特点等。

MOM 4对海表面盐度(SSS)的模拟结果与SODA接近(未展示)。盐度的分布基本与净淡水通量场(蒸发减降水)对应:在蒸发比较强的副热带,盐度较高,而在降水较多的副极地和ITCZ区,盐度较低。另外,盐度的分布也受海流的影响,例如在西边界流区存在着很强的盐度锋,这主要与黑潮(亲潮)的高盐(低盐)特性有关。

MOM 4模拟的气候态流函数的分布与SODA资料的结果相似(见图1a,b)。在北太平洋副热带海域,负的风应力旋度驱动起了顺时针的副热带环流,即正的流函数值。反之,在副极地海域为负的流函数值。总体而言,MOM 4模拟的流函数值在副热带海区较SODA资料偏小,而在副极地海域较SODA资料偏大,这在海表面高度图中也得以体现(见图1e,f)。这种量上的偏差可能与风应力强迫场的误差有关。值得注意的是,相对于SODA的结果,MOM 4中的流函数零线的位置偏南,意味着黑潮离开西边界汇入大洋内区的分离点被有效地控制住,没有出现很多低分辨率模式模拟的黑潮延伸体过于向北入射的现象。这在接下来的流场图中也很清楚地体现出(见图1c,d)。

MOM 4较为合理地模拟了黑潮的分离点(见图1c,d)。在中纬度海区,黑潮离开西边界汇入大洋的分离点位于35°N,减少了大部分低分辨率模式中黑潮过于向北入射的问题。但是模式结果中黑潮延伸体位置偏北的现象依然存在,并且由于此现象出现导致中部模态水形成区位置偏北。同时,黑潮和亲潮的流幅也模拟地与观测较为接近。但是,MOM模拟的一大缺陷是中纬度的惯性回流区太弱。这可能跟模式的地形,非线性参数化方案有关。另一方面,MOM模拟的赤道流系的分布与SODA气候态比较相似,北赤道流系(NEC)主要位于10°N～15°N之间,北赤道逆流(NECC)大体位置在5°N～10°N之间。NEC的分叉点与SODA资料也非常相似,但是NEC与NECC的主轴略微偏南。

模态水的形成是北太平洋1个重要的物理过程,其主要特征为层结弱、位势涡度低。3月是模态水潜沉率最大的时期,因此本文主要考察MOM 4中3月北太平洋各个主要等密面上的位涡(PV)分布。从位涡的分布中,可以清楚地看到北太平洋西部、中部和东部模态水(见图2)。从24.7,25.5和25 kg/m3等密面中可以看到比较清晰的西部和东部模态水。前人的研究表明西部模态水主要是受到穿越等密面的平流影响,而东部模态水则主要由局地风应力旋度改变造成的潜沉作用控制[16]。从27 kg/m3等密面则可以看到中部模态水,它主要受到平流的影响[17],中部模态水的形成位置比较偏北,这也主要是由于模式的黑潮延伸体位置偏北的现象造成。总体而言,MOM 4较为合理地模拟出了北太平洋模态水的分布,但是未能模拟出日本以东的交换区的模态水(见图2f)。

模态水的形成与冬季混合层密切相关(见图3)。在北太平洋,MOM 4模拟的混合层最深的地区在黑潮流经区域及KOE地区,这主要与这个区域的风的搅拌以及潜热损失导致的浮力强迫有关。与SODA资料相比,MOM 4模拟的混合层深度普遍偏深,尤其是在黑潮延伸体地区,深度超过100 m,且范围向东延伸至150°E。这可能是MOM 4的西部和中部模态水(见图2c,e)强于SODA资料中的模态水(见图2d,f)的原因之一。另一方面,与东部模态水形成相关的潜沉区(20°N,135°W)处的混合层深度模式与SODA资料比较接近。相应地,两者模拟的东部模态水的位置和范围也比较一致。

混合层深度的年较差直接影响模态水形成区的局地项,MOM 4模拟的混合层深度的年较差(见图4a)集中于35°N、180°E,呈现出向东北倾斜的带状分布,表明位于中部模态水形成区中的低纬度地区中的形成因素中局地项可能占到了很大的比例,而年际变化的标准方差(见图4b)较大的区域集中在40°N的纬度带,180°E的核心区域意味着在混合层的年际变化影响较大的情况下模式模拟结果里中部模态水可能会有较大的年际变化。

图1 (a)MOM 4气候态正压流函数分布(单位:Sv),(c)MOM 4上层200m平均流场(单位:m/s),(e)MOM 4海表面高度布(单位:m)(b)SODA气候态正压流函数分布(单位:Sv),(d)SODA上层200m平均流场(单位:m/s),(f)SODA海表面高度布(单位:m)Fig.1 (a)Climatological barotropic streamfunction(unit is Sv),(c)flow filed averaged in the upper 200m(unit ism/s)and(e)sea surface height(unit ism)respectively in the MOM 4 simulation.(b)(d)(f):Same as(a),(c),(e),respectively,but in SODA reanalysis

图2 MOM 4(a)24.7(c)25.5(e)27位密面上的位涡的分布(单位:10-10 m-1·s-1),(b),(d),(f):SODA资料的结果,同(a),(c),(f)Fig.2 Potential vorticity along different poential density p lane(unit is 10-10m-1·s-1)(a)24.7,(c)25.5,(e)27 in MOM 4,(b),(d),(f):Same as(a),(c),(e)respectively,but with SODA reanalysis data

图3 北太平洋混合层深度Fig.3 North Pacific mixed layer dep th

图4 北太平洋混合层标准方差Fig.4 Statabdard of North pacific mixed layer depth

3 MOM 4对断面温盐及流量的模拟

为检验MOM 4对北太平洋温跃层的模拟能力,作者选择137°E断面作为示例。该断面等温线在副热带海区下凹,在热带和中纬度迅速抬升,从而在中纬度形成很强的温度锋(见图5a),这与SODA资料的结果比较一致(见图5b)。不管是在中纬度地区(30°N～35°N)还是在热带地区(5°N～15°N)地区,MOM 4模拟的温跃层的变化比SODA平缓,意味着MOM模拟的黑潮、北赤道流以及北赤道逆流都比SODA弱。

图5 137°E断面上MOM 4模拟的(a)温度(单位:℃)、(c)盐度(单位:psu)、(e)纬向流速(单位:m/s)、(f)位涡的分布(单位:10-10m-1·s-1)及(b),(d),(f),(h)的SODA的模拟结果同(a)(c)(e)(f)Fig.5 (a)Temperature(unit is℃)(c)Salinity(unit is psu)(e)Zonal velocity(unit ism/s)(f)Potential vorticity(unit is 10-10m-1·s-1)along 137°E section in MOM 4 and(b)(d)(f)(h)are same as(a),(c),(e),(f)respectively,but with SODA reanalysis

MOM 4模拟的137°E断面上的盐度分布与SODA资料在结构上比较相似,但在量上有一定的差异(见图5c,d)。在表层降水较多的ITCZ地区和中纬度KOE地区,盐度相对低,而在蒸发比较强的副热带,盐度较高。总体而言,相对与SODA资料,MOM 4模拟的盐度偏低。在次表层,1个很明显的现象是副热带的高盐舌向南入侵,甚至可抵达赤道潜流区,意味着赤道潜流中的高盐水有一部分可能来自于副热带[18],这在MOM 4和SODA中都清楚地展现出来。

MOM 4模拟的纬向流场分布在位置上与SODA对应(见图5e,f),但是在量上,除了北赤道流系,其它流系都偏弱。与SODA资料明显的区别是,MOM 4没有模拟出西太平洋惯性回流,这可能与模式对非线性的处理方法及参数化方案有关系。另外南赤道流系和北赤道逆流模拟地也很弱,这可能受南面开边界的影响。

MOM 4和SODA资料均显示137°E断面上的高位涡水主要集中在NEC流区的次表层,其核心区域深度大约在100～150 m,异常信号很难穿越这个障碍到低纬度,因此被称之为位涡障碍区。另外,MOM 4模拟的低位涡水主要集中在25°N～25°N的上200 m,相比之下,SODA在该海区的低位涡水不太明显。

总体而言,从137°E断面来看,MOM 4较好地模拟了北太平洋内区的温、盐、环流结构,下面进一步考察MOM 4对黑潮的模拟能力,主要从黑潮源地(18°N),台湾以东(22°N),东海黑潮(PN断面)以及黑潮延伸体(150°E)4个断面来探讨。

18°N断面上,MOM 4与SODA资料的温盐结果基本一致(图未展示),等温线在50 m以下基本呈纬向分布,而在西边界有很强的温度锋,这主要是由于黑潮携带的高温水体导致的等温线下凹所导致的。而在上50 m的混合层内,等温线基本呈垂直分布。上混合层有明显的季节变化,冬季混合层较深,夏季混合层较浅。在混合层以下,季节变化不明显。在盐度剖面上可以看出在上混合层,等盐线呈垂直分布,混合层以下,250 m以上有很明显的副热带大洋内区延伸过来的高盐舌,而在250 m以下,等盐线基本呈纬向带状分布。另外在西边界,受黑潮的影响存在着很强的盐度锋。

18°N断面上径向流速在MOM 4与SODA资料中对应得比较好,量值相当且位置也比较一致(见图6a,b)。在西边界陡峭的等温线、等盐线附近存在着很强的向北流动的西边界流(热成风关系可知),相比之下,大洋内区的流动符号相反且非常小。

总体而言,18°N断面处MOM的模拟与SODA资料非常接近,这为以后的研究提供了可信度。另外在其它的沿黑潮流轴的断面上,如台湾以东22°N断面,PN断面等,结果都与18°N断面类似,在这里不再重复。

日本以东150°E断面上温度场、盐度场(未展示)的结构与137°E断面上类似,都呈典型的碗状结构。然而MOM 4模拟的中纬度的锋区比SODA模拟的强度要强,充分体现了分辨率高的优越性。在盐度剖面上,同样在中纬度存在着很强的盐度锋,且MOM 4模拟的强度更强。盐度的分布结构与137°E断面类似,在降雨较多的ITCZ和KOE地区盐度较低,而在蒸发较强的副热带盐度较高。另外在15°N～30°N的等盐线是露头的,并且这些高盐水能够在次表层向南入侵,直至赤道潜流区。这一现象在位涡剖面图中也能清楚地看到(见图6e):25°N～35°N冬季露头的低位涡水向下并向南入侵。然而SODA资料中位涡潜沉的现象并不明显(见图6f)。总得来说,MOM 4模拟的模态水潜沉现象比SODA更为明显,也更接近实际。同时,在10°N～20°N之间,MOM 4很好地模拟了高位涡障碍。在纬向流速场(见图6c,d)中,流场与SODA相比特点是黑潮延伸体流速较小流域较宽。但是延伸体的位置被控制在40°N以南,克服了大多数模式中出现的黑潮延伸体过于偏北的症状。同样其它流系虽然偏弱,但是位置还是与观测比较相似。

本文用PN断面的日本海洋数据中心的CTD观测数据与MOM 4模拟结果做比较。在PN断面上,MOM 4模拟的温度垂向分布(见图7c)模态呈现出在127.5°E存在高温的区域,而温度的观测数据(见图7d)表明此高温的区域在127.5°E以西,而且温度比模式模拟结果略高1.5℃。这可能表明在观测资料中黑潮的路径比MOM 4模式模拟中更加偏西一些,并且流量也可能大于模拟结果。MOM 4模拟结果中黑潮路径的偏差也许与模式的地形空间分辨率有关,此外模式的垂向混合系数与实际的偏差也导致了该高温区的深度达到了100 m左右,大于观测中的50 m左右。而MOM 4模拟的盐度在PN断面上的分布(见图7a)则与观测中的盐度分布(见图7a)比较相符,在200 m深度上都呈现出从东部延伸至西部的高盐度锋面。

北赤道流分叉点的纬度分布(见图8)在MOM 4模拟结果体现出与SODA资料基本一致的季节变化。模式模拟结果和SODA资料都呈现出夏季北赤道流的分叉点比冬季偏南,但是MOM 4模拟结果中分叉点位置全年都比SODA资料中的纬度偏南1(°)左右,这可能与模式驱动场中风应力的纬度分布有关。

本文还比较了这几个断面上的流量。在18°N断面上,MOM 4模拟的流量与SODA相当,但是在季节变化上还是有些区别(见图9c)。SODA资料显示此处的流量1 a有2个峰值,分别为3月和7月,但是MOM 4模拟的流量峰值只是在3月比较明显,是典型的单峰结构。而在150°E断面上,MOM 4模拟的流量的季节变化与SODA一致,大致都在5月和9月达到极大值,但是SODA模拟的量值比MOM 4模拟大得多(见图9d)。台湾以东断面和PN断面两种资料不仅在量上有差异,季节变化也不一致(见图9a,b)。这些差异的原因可能是由好多方面决定的,如模式地形的精确性,强迫场的误差,初始场的选择,开边界的方案,数据同化的影响等。

图6 MOM 4中(a)18°N断面和(c)150°E断面的经向速度分布(单位:m/s);(e):MOM 4中150°E断面上的位涡分布(单位:10-10m-1·s-1);(b)(d)(f)为SODA资料的结果,同(a)(c)(e)Fig.6 Meridional velocity(unit ism/s)along(a)18°N and(c)150°E section in MOM 4.(e)Potential vorticity along 150°E section in MOM 4(unit is 10-10m-1·s-1)and(b),(d),(f)are same as(a),(c),(e)respectively,but in SODA reanalysis

图7 (a):MOM 4中PN断面的盐度(单位:psu);(c):MOM 4中PN断面的温度(单位:℃);(b)(d)观测结果同(a)(c)Fig.7 (a)Salinity(unit is psu)along PN section in MOM 4;(c)Temperature(unit is℃)and(a)(c)are same as(b),(d)respectively,but with oberservation

图8 北赤道流分叉点纬度位置Fig.8 The latitude of the North Equatorial Current bifurcation

4 结论

本文重点评估了高分辨率的MOM 4模式对北太平洋气候态的模拟状况。本文采用了CORE风速资料和热通量资料来强迫北太平洋局部加细的大洋环流模式,并使其在稳定后的基础上实时积分20 a。取后15 a平均的结果作为稳定态的模拟结果。同时与SODA再分析资料作比较,从而来评估MOM 4的模拟能力。基本结论如下:

MOM 4较好地模拟了海洋基本物理量水平场(温,盐,流,SSH,PV,混合层深度)的气候态分布。SST的模拟在大洋内区基本呈纬向分布,在西边界受西边界流的影响存在着很强的温度锋。北太平洋中纬度模拟地也比较好,KOE地区温度锋的强度和位置接近观测,且与SODA资料的结果相近。但是在赤道太平洋海域,暖池的温度模拟得偏高,这可能与加的上边界热通量强迫有关。盐度的模拟与SODA的结果比较一致。盐度的分布在大洋内区主要与净淡水通量有关,在西边界同时受海流的影响。MOM 4很好地模拟了黑潮的流轴,流幅,黑潮大弯曲现象,同时也很好地控制了大多数低分辨模式模拟的黑潮向北穿越现象,充分体现了分辨率提高的优越性。但是在中纬度西太平洋,MOM 4模拟的惯性回流非常弱,这可能跟地形数据的精确性,参数化方案等有关系。MOM 4对SSH的模拟符合动力学基本原理,在副热带海区是SSH的高值区,在副极地海域是SSH的低值区。值得注意的是MOM 4对模态水模拟得十分清晰,北太平洋东部,西部,中部模态水都能够很清楚地看到,这与高分辨率的优势是分不开的。另一方面,MOM 4准确地再现了北太平洋冬季混合层的分布,与SODA资料的结果比较一致。

图9 各个断面西边界流流量(单位:Sv)Fig.9 Transport of western boundary current along different section(Unit:Sv)

通过几个经典断面的分析比较,发现MOM 4较好地抓住了海洋次表层的基本特征。在经向断面上(137°E,150°E),温度的分布都呈碗状结构,在副热带海域,等温线下凹,在赤道和中纬度,等温线迅速抬升。并且在中纬度KOE地区都存在着很强的温度锋。纬向流的分布与温度场的结构有着很好的热成风配置关系。基本流系的位置与SODA资料接近,但是在量值上偏弱。表层盐度的模拟符合上边界淡水通量的变化,次表层则突出了副热带高盐水的向南入侵,暗示着赤道潜流的盐度与中纬度高盐区的联系。次表层的入侵现象在PV分布图中也可以清楚地看到。低位涡水在露头区形成并向下向南潜沉,在MOM 4中这一现象比SODA资料的结果更为明显。在纬向断面上(18°N,22°N),上层50 m(混合层),等温线,等盐线呈垂直分布,50 m以下大洋内等温线区基本呈纬向带状分布,在西边界受西边界流的影响,等温线发生弯曲且存在着很强的温度锋。等盐线在混合层以下有明显的大洋内区延伸过来的高盐舌,同时西边界也存在着很强的盐度锋。这些现象MOM 4与SODA的结果是比较一致的。经向流特别是向北流动的黑潮无论在大小上还是在位置上,MOM 4模拟得都跟SODA很接近。

总体而言,MOM 4较好地模拟了北太平洋的基本物理特性,但是还是有一些不足,例如惯性回流的模拟,暖池的温度偏差,黑潮流量的季节变化等。此外中部模态水的位置分布也受到了比较偏北的黑潮延伸体的影响,副热带逆流在模式结果中没有能够体现出来,这需要以后更多的模拟和观测来改进和验证。造成以上不足的原因可能在于模式分空间辨率依然需要进一步提高至涡分辨率级别,这样会在模式中产生中尺度现象的影响;采用更加适合MOM 4模式的驱动场插值方式;进一步调整垂向混合、水平混合、长短波穿透率的参数化方案和回复场时间选择方案等。

致谢:非常感谢吴立新教授对本文的悉心指导,同时感谢俞永强研究员、刘海龙研究员,吴方华博士在模式设计上的指导;张丽萍,马浩在论文写作过程中给予的协助。

[1] Tourre Y M,White W B.ENSO signals in global upper-ocean temperature[J].J Phys Ocean,1995,25:1317-1332.

[2] Tourre Y M,White W B.Evolution of the ENSO signal over the Indo-Pacific domain[J].J Phys Ocean,1997,27:683-696.

[3] Sobel A H,Held IM,Bretherton C S.The ENSO signal in tropical tropospheric temperature[J].Journal of Climate,2002,15:2702-2706.

[4] A lexander M A,Blad I,Newman M,et al.The atmospheric bridge:The influence of ENSO teleconnections on air sea interaction over the global oceans[J].Journal of Climate,2002,15:2205-2231.

[5] Peel M C,M cMahon T A,Finlayson B L.Variability of annual precipitation and its relationship to the El Ni?o-Southern Oscillation[J].Journal of Climate,2002b,15(5):545-551.

[6] Biondi F,Gershunov A,Cayan D R.North Pacific decadal climate variability since 1661[J].Journal of Climate,2001,14:5-10.

[7] Schneider N,Cornuelle B D.The forcing of the Pacific decadalos-cillation[J].Journal of Climate,2005,18:4355-4373.

[8] Gates W L,Mitchell J F B,Boer G J,et al.Climate modeling,climate prediction and model validation[C].∥Houghton J T,Canllendar B A,Varney S K.Climate change 1992[R].[s.l.]:The Supplementary Report to the IPCC Scientific Assessment.Cambridge University Press,1992:101-134.

[9] Qiu B,Huang R X.Ventilation of the North A tlantic and North Pacific:Subduction versus obduction[J].J Phys Ocean,1995,25:2374-2390.

[10] Sakamoto K,Tsujino H,Nishikawa S,et al.Dynamics of the coastal oyashio and its seasonal variation in a high-resolution western north Pacific oceanmodel[J].J Phys Ocean,2010,40:1283-1301.

[11] KiMy Y,Qu T,Jensen T,et al.Seasonal and interannual variationsof the NEC bifur-cation in a high-resolution OGCM[J].J Geophys Res,2004,109,C03040,doi:10.1029/2003JC002013.

[12] TaguchiB,Xie SP,Schneider N,et al.Decadal variability of the Kuroshio extension:Observations and an eddy-resolving model hindcast[J].Journal of Climate,2007,20:2357-2377.

[13] Tsujino H,Yasuda T.Formation and circulation of mode waters of the north Pacific in a high-resolution GCM[J].J PhysOcean,2004,34(2):399-415.

[14] Large W,Yeager S.Diurnal to decadal global forcing for ocean and sea-ice models:The data sets and flux climatologies[R].Boulder:Tech Note NCAR/TN-460+STR,CGD Div.of the Natl.Cent for A tmos Res,2004.

[15] Carton J A,Chepurin G,Gao X H,et al.A simple ocean data assimilation analysisof the global upper ocean 1950～1995[J].J Phys Ocean,2000,30:294-309.

[16] 潘爱军,刘秦玉,刘征宇.层结稳定性“豁口”与北太平洋副热带中部模态水形成机制[J].地球物理学报,2008,51(1):77-87.

[17] 胡海波,刘秦玉,刘伟.北太平洋副热带模态水形成区潜沉率的年际变化及其机制[J].海洋学报,2006,28(2):22-28.

[18] Lu P,M cCreary J P,Klinger B A.Meridional circulation cells and the source watersof the Pacific Equatorial Undercurrent[J].J Phys Ocean,1998,28:62-84.

The Simulation Analysis and Evaluation of the Pacific Circulation Based on MOM 4

L IU Cheng-Yan
(The Laboratory of Physical Oceanography,Ocean University of China,Qingdao 266100,China)

This paper evaluates the ability of a general circulation model based on MOM 4 model with high resolution(0.25(°)×0.25(°))to simulate regional No rth Pacific Ocean.The result show s that the sea surface climatology including temperature and salinity,sea surface height,mode water as well as mixed layer dep th field are reproduced well in MOM 4.Moreover,MOM 4 cap tures the position of Kuroshio axis,thermal structure,especially in the Kuroshio separation region.Compared to the low resolution model,a model with higher resolution is consistent with observation.Meanw hile,the mode water also becomes clearer.

North Pacific;high resolution;climatology simulation;kuroshio

P722

A

1672-5174(2011)09-009-10

国家重点基础研究发展计划项目(2007CB411800)资助

2010-10-07;

2011-03-21

刘成彦(1983-),男,博士生。主要从事海-气相互作用和气候变化研究。E-mail:killy0804@ouc.edu.cn

责任编辑 庞 旻