《Ocean-Land-Atmosphere Research》文章：模式分辨提高改善其对AMO的模拟

研究背景：
大西洋多年代际振荡（AMO）是大西洋海表面温度（SST）中主导的低频变化，调控很多大气、海洋动力过程，影响欧洲、北美和亚洲的气候。考虑到AMO重要的气候效应和社会经济影响，数值气候模式被利用来探究AMO的形成机制。低分辨率模式总是低估AMO的周期和振幅，而高分辨率模式对AMO的模拟在这两方面都有显著的改善。然而，导致这一改进的具体机制仍不明确。本文利用阿尔弗雷德·韦格纳研究所气候模式（AWI-CM1），将高低分辨率的大气和海洋模块两两组合设计四个实验揭示了高分辨率模式能够更真实模拟AMO的物理机制。

研究内容：
长时间尺度气候变率的模拟一直是气候模式面临的一个难题。而提高模式分辨率却能够更好地模拟AMO。我们基于AWI-CM1设计了海洋和大气不同分辨率组合的四个实验，与观测中的AMO的时间序列和空间分布对比发现，提高海洋分辨率模式能够正确模拟AMO的周期，在此基础之上进一步提高大气分辨率,模式模拟到的AMO的振幅变大，更接近观测。提高模式的海洋分辨率后，模式通过正确模拟北大西洋的环流结构，使得大西洋经向翻转环流（AMOC）参与到AMO的形成当中，使得北大西洋副极地区域表层的温度和盐度同步变化。这样，与AMO反向同步变化的弗拉姆海峡海冰输出（FSSIE），能够通过维持盐度的距平而维持AMOC的强度，从而延长AMO的周期。同时，提高海洋分辨率也使得模式能够正确模拟AMO的在北大西洋单极子的空间分布，从而正确调控格陵兰上空的大气阻塞出现频率（ABGF）。而ABGF通过调控FSSIE影响北极海冰的变化。进一步提高大气分辨率后，模式模拟到接近观测的格陵兰上空的大气阻塞与北极海冰之间的耦合强度，由此建立起FSSIE与AMO之间的正反馈机制。具体而言，AMO的正相位通过减少经向的温度梯度，增加格陵兰上空的大气阻塞发生频率，从而减少FSSIE，延长并且加强AMO的正位相。

结论：
我们研究强调了，提高模式海洋分辨率通过正确模拟海洋环流结构为AMOC驱动AMO的形成奠定了基础；提高大气分辨率通过正确模拟气冰耦合的强度，建立起了天气尺度和长期气候变冷之间的联系，展示了发展高分辨率模型的潜力和必要性。未来需要进一步开展高分辨率研究，以阐明低频气候变率的物理机制及其对过去、现在和未来气候的影响。

来源：Ocean-Land-Atmosphere Research