The Brewer-Dobson circulation in a changing climate : import of the model configuration
The Brewer-Dobson circulation in a changing climate : import of the model configuration
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气候变化中的布鲁尔-多布森环流：模型配置的导入
DOI：
10.1175/jas-d-12-0215.1
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发表时间：
2013
影响因子：
3.1
通讯作者：
H. Schmidt
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bunzel;H. Schmidt
大多数气候模式模拟了在气候变化下布鲁尔-多布森环流（BDC）的加强。然而，这一趋势的幅度以及潜在的机制在不同的模型之间有很大的差异。在这项工作中，垂直分辨率和垂直范围的模式上模拟的BDC变化的影响进行了研究，通过分析敏感性模拟与大气环流模式ECHAM 6在三个不同的模式配置为三个不同的气候状态。热带上升流的速度和平流层空气的年龄被用来作为BDC的强度的措施。这两个一致的BDC加强从工业化前到未来的气候状态的所有配置的模型。然而，这种变化的幅度和起源在不同的设置之间有所不同。对热带上升质量通量的分析表明，在10 hPa有盖的模式中，70 hPa的BDC加强主要是由分解的波阻产生的，而在较高的盖（0.01 hPa）模式中，参数化的波阻对BDC的增加起主要作用。这意味着当平流层在模式中没有得到充分解决时，BDC的一致变化源于不同的原因。此外，在上部模型层中增强水平扩散以避免在模型盖处分辨波反射的效果被量化，并且确定了与低顶模型关于BDC变化的起源的不同行为的可能联系。
Most climate models simulate a strengthening of the Brewer–Dobson circulation (BDC) under a changing climate. However, the magnitude of the trend as well as the underlying mechanisms varies significantly among the models. In this work the impact of both vertical resolution and vertical extent of a model on the simulated BDC change is investigated by analyzing sensitivity simulations performed with the general circulation model ECHAM6 in three different model configurations for three different climate states. Tropical upwelling velocities and age of stratospheric air are used as measures for the strength of the BDC. Both consistently show a BDC strengthening from the preindustrial to the future climate state for all configurations of the model. However, the amplitude and origin of this change vary between the different setups. Analyses of the tropical upward mass flux indicate that in the model with a lid at 10 hPa the BDC strengthening at 70 hPa is primarily produced by resolved wave drag, while in the model with a higher lid (0.01 hPa) the parameterized wave drag yields the main contribution to the BDC increase. This implies that consistent changes in the BDC originate from different causes when the stratosphere is not sufficiently resolved in a model. Furthermore, the effect of enhancing the horizontal diffusion in the upper model layers to avoid resolved wave reflection at the model lid is quantified, and a possible link to the different behavior of the low-top model with regard to the origin of the BDC change is identified.
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