JGR: CMIP6气候模式中云量日变化存在巨大误差,影响模式中云辐射效应
发布时间: 2022-04-17

云的气候效应是当前气候变化和气候模拟研究中最大的不确定性来源,气候模式结果间的差异多数可以归因到云参数化方案的不同。过去针对气候模式云模拟的评估工作,多关注日平均的云物理属性,忽视了模式可能在云日变化方面的误差。而云的日变化及其与太阳辐射日变化的同步关系不仅影响云的短波和长波辐射效应、调节地球大气系统昼夜能量收支和平衡,还对长时间尺度的大气变率具有调节作用。

复旦大学大气与海洋科学系陈国兴研究组近期发表的文章使用“云日同步率”(cloud-solar concurrence ratio, Chen and Wang 2016)方法分析评估了参加第六次耦合模式比对计划(Coupled Model Intercomparison Project phase 6, CMIP6)的来自20个模式中心的32个全球气候模式中的云量日变化,发现模式普遍在云量日变化方面存在较大偏差,尤其在陆地云量日变化方面,严重高估夜间云量、低估日间云量;修正云量的日变化,可以显著减小模式云短波辐射效应在北半球中纬度陆地地区、南美洲和南大洋等地区的误差。通过对比来自同一模式中心的不同模式,该工作发现云日变化误差几乎不受模式的分辨率、初始条件、海洋和化学模块等因素的影响;而MERRA2再分析资料(可以认为是一种给定气象条件的特殊气候模式结果)中的云量日变化也存在很大误差,因此本研究推断模式当前的云量日变化误差主要由对流、云宏观/微观物理等与云属性直接相关的物理参数化方面的误差导致。

该工作于20223月发表在Journal of Geophysical Research-Atmospheres.


1. 参加CMIP6的来自20个模式中心的全球气候模式中的云日同步率与MERRA2再分析资料、卫星观测ISCCP-H/D中的云日同步率的对比。云日同步率,指以太阳辐射日变化为权重计算的日平均云量与传统的日平均云量的比值。云日同步率大,则表明云多出现于白天或接近当地正午时刻的时段;反之,表明云多出现于夜间或者远离当地正午时刻的时段。使用这一参数,可以直观定量地反映云量日变化的空间特征,便于模式云量日变化的评估和比对。


文章信息:

Chen, G.*, W.-C. Wang, Q. Bao, and J. Li, 2022: Evaluation of simulated cloud diurnal variation in CMIP6 climate models. JGR Atmospheres, 127, https://doi.org/10.1029/2021JD036422.

Chen, G.*, and W.-C. Wang, 2016: An effective approach to evaluate GCM simulated diurnal variation of clouds. Geophys Res Lett, 43, 11064–11071, https://doi.org/10.1002/2016gl070446.