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GRL:多变量优化集合方案对北半球夏季西北太平洋副热带高压的模拟改进
作者:孙岑霄               发布时间:2024/03/27 10:23:14       浏览量:

西北太平洋副热带高压(西太副高)是影响东亚地区天气气候的重要环流系统,但其在气候模式的模拟中存在很大偏差。多模式集合方案可以改善气候模式的模拟能力,然而传统的集合方案往往独自针对气候模式模拟变量的效果进行优化,忽视了气候模式对不同变量的模拟效果存在差异,更无法考虑多个变量之间的物理联系。

近日,Geophysical Research Letters杂志在线发表了我院江志红教授研究团队的研究成果,该团队引入一种多变量优化集合方案——“帕累托最优集合方案”,利用与西太副高的模拟偏差存在物理联系的三个关键区海表温度,对西太副高的模拟进行约束。此外,该团队还提出了一种改进方案,该方案基于“与观测距离最近”的限制条件进一步对帕累托最优集合进行了约束。

结果表明,相对于等权集合平均,两种多变量优化集合方案对西太副高的模拟偏差分别减小了56%和75%。两种多变量集合方案的优化性能均高于传统的秩加权方案,说明考虑变量间物理关系在构建多变量集合方案时的重要性。此外,改进的集合方案的优化效果整体上比帕累托最优集合方案更优,表明帕累托最优集合方案存在着将一部分对某一变量模拟效果极好、而对其他变量模拟效果相对较差的子集纳入帕累托最优集合的风险。

对多变量优化集合方案与传统集合方案的对比评估表明,将变量间物理关系纳入优化集合可以提高多模式集合平均的模拟能力,这为增强全球变暖背景下未来预估的可靠性提供了帮助。

图1 CMIP6模式对表征西太副高的海平面气压(a)与热带印度-太平洋海表温度(b)的模拟偏差的奇异值分解第一模的非齐次相关场,及其对应的标准化主成分分量(c)。打点区域表示相关系数通过10%显著性水平双侧t检验。

文章信息

Sun, C., Jiang, Z., Tang, Z., & Li, L. (2023). Multi-objective ensemble-processing strategies to optimize the simulation of the western North Pacific Subtropical High in boreal summer. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL107040. https://doi. org/10.1029/2023GL107040

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