热带气旋生成频率（TCGF）是评估气候模式一个重要指标。以往对国际耦合模式比较计划CMIP模式的评估大多基于每个模式的一个成员，这样往往难以有效区分模式误差与内部变率，从而导致对模式模拟误差的错误估计。基于单一模式的大样本超级集合试验能够量化内部变率的作用，是近年来气候模拟研究领域兴起的新方法。关于超级集合在气候变化中的应用有大量研究，但此前尚没有研究工作评估大样本集合对西北太平洋热带气旋生成频率气候态和年际变率的模拟能力。

最近，中国科学院大气物理研究所LASG国家重点实验室博士研究生张庭玉与其所在团队师生合作在《Climate Dynamics》上发表题为“Evaluation of tropical cyclone genesis frequency in FGOALS‑g3 large ensemble: mean state and interannual variability”的研究论文，利用气候系统模式FGOALS-g3的110个集合成员的历史气候模式试验，分析指出虽然内部变率对TCGF的平均状态评估没有显著影响，但TCGF与ENSO之间的关系受到了年代际尺度内部变率的显著调制。

该研究利用了两个国际上主流的潜在生成指数（GPI）来表征模式中的TCGF，这两个GPI指数分别是由Emanuel教授等人提出的EGPI以及由Bin Wang教授和Murakami博士共同提出的DGPI，前者涉及到了热力项的影响，后者强调了动力项的作用。对于平均状态模拟，FGOALS-g3大集合在TCGF空间模式的模拟中表现合理，但与ERA5相比，在数量多少上存在差异。物理过程分析表明，与ERA5相比，由于中纬度的冷海面温度异常，模式中几乎所有的动态项对热带气旋生成更不利，而热力学项则更有利于更多的热带气旋。

对于年际变率，110个成员的概率密度分布中包含了从观测和再分析中的结果。在相同的外强迫作用下，不同集合成员在模拟年际关系时存在明显差异，某些集合成员能够再现从观测和ERA5中得到的TCGF-ENSO关系，这凸显出了内部变率的影响。研究表明，影响TCGF-ENSO关系的内部变率模态是热带太平洋年代际变率（TPDV），它通过改变西北太平洋上空的垂直风切变，调谐模式对TCGF-ENSO年际关联的模拟能力。

中国科学院大气物理研究所博士研究生张庭玉为论文第一作者。该研究受国家自然科学基金“青藏高原地球系统基础科学中心项目”（41988101）、第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0102）、国家自然科学基金（42105042）以及国家重点研发计划（2020YFA0608902）的共同资助。

文章索引：

Zhang, T., T. Zhou, X. Huang, W. Zhang, X. Chen, P. Lin, and L. Li, 2024: Evaluation of tropical cyclone genesis frequency in FGOALS-g3 large ensemble: mean state and interannual variability. Clim Dyn, https://doi.org/10.1007/s00382-024-07388-8

图1 (a-b) FGOALS-g3 大集合与 ERA5 之间的年均DGPI (a)和EGPI (b)的差异，以及1980年至2014年期间在西北太平洋（WNP）的相应动力项和热力项。单位：%。白色圆圈表示均值，黑色矩形表示下四分位数和上四分位数之间的范围，垂直线表示集合成员中的第5至第95百分位数范围。

图2 (a) 区域平均的TCGF/EGPI与Niño 3.4指数之间的相关系数，分别来源于观测（黑线）、ERA5（红线）和FGOALS-g3大集合（灰色阴影表示概率分布，蓝线表示集合均值）。观测、ERA5和模型模拟的数据覆盖1980年至2014年期间。(b) 与(a)相同，但模型模拟使用了510个样本（1850-1879、1880-1909、1910-1939、1940-1969、1970-1999）。(c-d) JAS Niño 3.4指数回归到相关系数最高的集合成员（高于95百分位数；c）平均和相关系数最低的集合成员（低于5百分位数；d）平均的EGPI。单位：1 K⁻¹。右上角的数字为与观测模式的模式相关系数。