具有全球气候系统模型的大型集合模拟揭示了内部气候变率的作用

根据 IPCC AR6 报告，自工业革命时代开始以来，全球变暖、北极海冰融化和海平面上升可能归因于人类活动。气候变化对外力(包括人类活动)的响应是非线性的，并受到主要由气候或地球系统内部过程产生的内部变量(IV)的影响。最近，科学家们发现，太平洋年代际涛动或年代际太平洋涛动、大西洋多年代际涛动等IVs将在未来三十年对沃克环流和全球季风产生重大影响。IV 也是了解历史气候变化的重要不确定性来源，尤其是在区域范围内。简而言之，IVs 对于研究气候变化很有用，

气候系统模型通过提供模拟来帮助 IV 研究，特别是在采用单模型初始条件大型集合模拟时，这些模拟是在特定辐射强迫情景下与单个气候模型相关的模拟集合。大型集合模拟将扰动或与正常输入的偏差应用于每个成员的初始条件，以创建不同的天气和气候轨迹。大型集合模拟的集合大小受到类似于以前研究中使用的计算和资源限制。最近，几个建模中心研究小组已经进行了单模型初始条件大型集合模拟，这些模拟现在随着计算机能力的快速提高而成为可能。

利用大型集合模拟研究气候变化一直是气候研究的热点。例如，国家大气研究中心 (NCAR) 于 2015 年发布了一个被引用超过一千次的大型集合模拟。在那之前，集合规模的成员不超过 100 人，即使在今天，也很少有集合模拟有 100 个集合大小。

为研究IVs对未来全球季风预测的影响，中国科学院大气物理研究所(IAP)的LASG海洋模型团队进行了超大型集合模拟，其FGOALS-g3中有110名成员气候系统模型。他们的研究的全部范围可在一篇名为“CAS FGOALS-g3 的超大型集合实验”的数据描述论文中找到，该论文现已发表在《 大气科学进展》上。

主要作者赵博文说：“CAS FGOALS-g3 的超大型集合实验是第一组大型集合模拟，来自由 IAP、CAS 开发的名为 FGOALS-g3 的全球气候系统模型。” “大型集成模拟拥有世界上最大的样本数量。”

每个成员都包含一个气候系统模型的模拟，包括海洋、大气、海冰和陆地组成部分。研究人员对标准 CMIP6 历史强迫条件下的初始模型状态下的十年海洋变率的不同阶段进行了全面采样。它们还包括共享社会经济途径情景 (SSP5-8.5)，这表明温室气体排放量非常高。这些模拟涵盖了 1850 年至 2099 年之间的时期。

“我们的评估还表明，这些集合能够准确捕捉地表气温响应和陆地降水，包括极端气候事件和外部强迫，我们可以量化内部变量，”赵继续说道。“拥有 100 多个模拟及其实现有助于我们研究罕见事件并提高我们对内部变率对强迫气候变化影响的理解。”

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