大氣所研發的全球10km渦分辨海洋模式完成初步模擬實驗

發布時間：2011-09-23 13:03 原文鏈接：大氣所研發的全球10km渦分辨海洋模式完成初步模擬實驗

　　中國科學院大氣物理研究所大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室（IAP/LASG）自主研發的全球10km渦分辨海洋模式LICOM，在國家超級計算天津中心的“天河一號”超級計算機上，利用千核成功地進行了模擬實驗，并表現出令人滿意的模擬性能。

　　海洋中天氣尺度渦旋空間尺度大約在50－200公里左右，通常稱之為“海洋中尺度渦旋”（mesoscale eddy）。理論和觀測研究表明，海洋中尺度渦旋在海洋環流中具有重要的作用，從能量角度來看中尺度渦旋所具有的動能顯著大于大尺度環流。由于中尺度渦旋水平尺度較小，通常海洋環流模式的水平分辨率至少要達到10km才能比較有效地刻畫中尺度渦旋的基本特征，這類模式又被稱作“渦分辨海洋模式”（eddy-resolving model）。目前，渦分辨率海洋環流模式的研發和應用已經在物理海洋和氣候研究中起到了越來越重要的作用，美國、日本、德國等國家的研究中心也分別發展了各自的渦分辨海洋模式。

　　IAP/LASG氣候系統模式研發團隊，在中等分辨率海洋模式LICOM2.0（LASG/IAP Climate system Ocean Model, version 2.0）基礎上，將水平分辨率提高到10km，垂直方向增加到55層，改進了模式的水平黏性／擴散方案和正斜壓分解算法，優化了程序的數據結構和并行算法，實現了二維MPI剖分和OpenMP混合并行，初步完成了一個渦分辨海洋海洋。模式在中科院大氣所的計算機上完成了10年的Spinup試驗后，成功地移植到國家超級計算天津中心的“天河一號”超級計算機上，利用其上千核的計算，完成了2000－2007年衛星觀測風應力和NCEP海表熱通量強迫下的模擬試驗。

　　初步分析發現，模式很好地重現了觀測的中尺度渦旋的氣候特征，如模擬的海面高度標準差表明，中尺度渦旋活躍區域主要位于各個洋盆的西邊界流區域、南極繞流區以及副熱帶逆流區域（圖1）。模式可以很好地模擬黑潮與中國近海環流的關系，以及中國近海地水團性質，例如黑潮可以入侵南海和黃海形成了臺灣暖流和黃海暖流（圖2a），東海夏季的冷水團等（圖2b）。同時水平和垂直分辨率的提高，模式比以前的版本更好地赤道流場的垂直結構，例如模式可以模擬出赤道中層流（EIC）、南赤道次表層逆流（SSCC）和北赤道次表層逆流（NSCC）（圖3）。