太阳辐射作用于气候系统的过程是复杂的非线性过程。迄今为止,人们对于太阳活动和地球运动因子影响气候系统的过程与作用机制的认识并不十分清楚,缺乏深入和系统的研究。联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)评估报告认为,太阳等自然因子对现代地球气候变化的影响研究还存在很大的不确定性。不可忽视的一点是,联合国政府间气候变化专门委员会评估报告所选用的地球系统模式仅仅考虑了太阳总辐照度的变化,而对太阳辐射光谱中的紫外辐射波段影响高层大气物理和化学过程,进而与对流层大气相互作用所引起的气候变化估计不足。因此,很有必要利用新的气候资料、应用海气耦合模式评估太阳活动的影响。
主要评估了美国国家大气研究中心的NCAR CESM(Community Earth System Model,NCAR)和中国科学院的CAS ESM(Earth System Model,Chinese Academy of Sciences)两个地球系统模式对亚洲东部夏季气候态的模拟性能。使用NCAR CESM和CAS ESM各两种不同的水平分辨率,一共进行了4组长达19年(1998~2016年)的数值积分试验,并通过对2 m气温、降水强度和降水日变化等的分析,比较了这两个模式在亚洲东部的模拟性能。结果表明,CAS ESM和NCAR CESM均能模拟出夏季2 m气温和降水强度的大尺度分布特征,但整体上模拟得到的地表面气温偏暖、降水强度偏弱。对于降水日变化而言,观测的日降水峰值在陆地上主要发生在下午到傍晚时段,在海洋上则出现在午夜到凌晨时段。两组低分辨率试验模拟的陆地降水峰值出现过早,且无法模拟出四川盆地的夜间降水峰值和部分海洋地区凌晨或上午的降水峰值。提高分辨率对模式的模拟性能有显著的提升作用。高分辨率下,NCAR CESM和CAS ESM对陆地和海洋的降水日变化模拟性能都明显提高。对降水日变化的定量化分析表明,高分辨率CAS ESM模式对整个亚洲东部降水日变化的模拟最优。目前模式对海陆风的模拟还不太理想,未来要进一步提高模式模拟性能,需要重点完善与气温、降水过程相关的物理参数化方案。
