热带气旋(TC)/台风/飓风带来的极端天气，对国民经济和社会生活产生严重的影响，受到社会各界的广泛关注。2021年9月，世界气象组织发布《天气、气候和水极端事件造成的死亡人数和经济损失图集》，该书指出，在过去50年中，在死亡人数上全球十大灾害中有三起是热带气旋造成的，而经济损失排名前十的灾害中有七个是由热带气旋造成的。在全球变暖背景下，热带气旋的模拟和预测变得尤为重要，是国际前沿热点领域，但准确模拟和预测热带气旋活动仍然存在着巨大的挑战。
近日，中科院大气物理研究所LASG国家重点实验室模式研发团队李矜霄博士、包庆研究员和刘屹岷研究员等对大气所LASG新一代全球25km高分辨率气候系统模式CAS FGOALS-f3-H模拟的TC性能开展了系统的评估和分析。研究人员基于中等分辨率 模式(CAS FGOALS-f3-L，水平分辨率约为100 km) 和高分辨率模式 (CAS FGOALS-f3-H, 水平分辨率约为25 km) ，开展模式分辨率对全球TC模拟能力的影响研究，定量评估模式水平分辨率对TC模拟能力的影响，探究了水平分辨率对TC模拟性能的原因。论文的研究结果表明： FGOALS-f3模式在高低分辨率情况下均能够解析TC活动：在全球TC个数、生成位置、移动路径和生命周期等TC关键指标方面性能突出; 随着模式水平分辨率的提升，TC模拟的负偏差显著减少，最大风速、螺旋雨带和台风眼等TC的关键精细化结构特征较低分辨率版本显著提高 (图1) ; 通过对参与国际耦合模式比较计划高分辨率模式比较子计划HighResMIP的多模式横向对比分析，分辨率提升对TC生成潜在指数(GPI)的刻画能力较低分辨率有显著提升(图2)，其原因来源于高分辨率模式对TC相关联大尺度环流过程模拟误差的减少。此外，本研究还从ENSO、大尺度环流等多个角度探讨了气候系统模式分辨率提升导致TC模拟性能改善的可能原因。
图1 模式模拟 (a, b) 和观测 (c) 中30个TC强度最大位相的合成。图中曲线是10米表面风速(单位：m/s)，填色是TC降水率(单位：mm/d)。
图 2 HighResMIP高 (b) 低 (a) 分辨率多模式台风GPI集合平均与观测 (c) 的对比。
上述研究成果发表在国际地学模式研发领域专业期刊《Geoscientific Model Development》（IF 5-year 7.708）上且得到了中国科学院战略性先导科技专项 (B类) (XDB40030205）和国家自然科学基金青年项目（42005117）的资助。
论文信息：
Li, J., Bao, Q*., Liu, Y., Wang, L., Yang, J., Wu, G., Wu, X., He, B., Wang, X., Zhang, X., Yang, Y., and Shen, Z.: Effect of horizontal resolution on the simulation of tropical cyclones in the Chinese Academy of Sciences FGOALS-f3 climate system model, Geosci. Model Dev., 14, 6113–6133, https://doi.org/10.5194/gmd-14-6113-2021, 2021.
