基于K-均值聚类方法的大气环流模式IAP AGCM4.1对西北太平洋热带气旋的模拟评估

Abstract

IAP AGCM4.1（Institute of Atmospheric Physics Atmospheric General Circulation Model, version 4.1）是中国科学院大气物理研究所自主研发的大气环流模式，也是中科院地球系统模式CAS-ESM1（Chinese Academy of Sciences Earth System Model, version 1）的大气分量模式。本文利用极端气候分析软件TECA（Toolkit for Extreme Climate Analysis），对IAP AGCM4.1模拟的1979～2012年西北太平洋热带气旋（TC）进行了识别与评估。结果表明IAP AGCM4.1模拟的TC空间分布、路径走向与生成源地与观测基本一致，但模拟的TC个数有所低估，仅为观测的36%。基于K-均值聚类方法的分类评估显示，这种低估主要体现在模式对于西北行转向类和西行类TC没有模拟能力。对于近海西—西北行类、西转向类和东转向类TC，模式模拟的个数可分别达到观测的39%，48%和85%，模拟的季节变化与观测的相关系数在0.89～0.91之间，周期误差在1～2天。就TC路径而言，模式对于近海西—西北行类和东转向类TC模拟效果较好，质心经度误差、质心纬度误差和经纬向标准差的模拟误差分别为1%～5%、4%～16%和5～15%。此外，环流合成分析表明模式很好地再现了东转向类TC发生、发展期间环境流场的演变以及副热带高压的变化情况，模拟的副热带高压强度和面积指数与观测的相关系数可达0.89。模式对西北行转向类和西行类TC模拟能力较差的原因可能与模式对副热带高压的模拟偏差有关。