近日，物理海洋教育部重点实验室张绍晴教授领衔的科研团队在地学领域国际期刊Journal of Advances in Modeling Earth Systems发表了题为“The Northern Hemisphere Wintertime Storm Track Simulated in the High-Resolution Community Earth System Model”（《高分辨率通用地球系统模式模拟的北半球冬季风暴轴》）的最新研究成果，首次评估了高分辨率地球系统模式对北半球冬季风暴轴的模拟能力，并阐明提高模式分辨率而影响北半球冬季风暴轴模拟的物理机制。

　　风暴轴是温带气旋和反气旋活动的移动轴线，与中小尺度海洋-大气耦合过程和天气尺度瞬变过程有密切联系。北半球风暴轴主要分布在北太平洋和北大西洋上空，对中纬度地区天气和气候有重要的调节作用。准确模拟风暴轴的强度和位置一直存在巨大的挑战，已有研究表明提高模式分辨率对于风暴轴的模拟有一定的改进作用，但当前不同高分辨率模式对风暴轴的模拟能力存在相当大的差异，且具体的物理机制尚不明确。

　　研究团队利用中国海洋大学主导研制的全球高分辨率地球系统模式（海洋10km、大气25km），聚焦北半球冬季，对风暴轴进行了深入研究。研究发现，与传统的低分辨率模式（海洋100km、大气100km）相比，高分辨率模式可以更精确地模拟青藏高原地形和黑潮延伸体海区海洋锋，通过改进大气斜压性从而改善对冬季北太平洋风暴轴的模拟能力；然而在北大西洋中纬度地区，高分辨率模式对风暴轴的模拟差强人意，这可能与高分辨率模式对副热带热通量及纬向风特征的模拟存在偏差有关。研究还表明，高分辨率模式对北半球整体风暴轴的模拟相较于低分辨率模式表现出明显的向极移动，这与高分辨率模式中哈德莱环流的北半球分支较强，并向北极扩展密切联系。研究成果为理解风暴轴的机理和改进风暴轴的模拟提供了新见解，对提高数值模式风暴轴的可预报性具有重要的科学意义。

　　上述成果由我校在读博士研究生王兆瑛为第一作者，李明悝副教授和张绍晴教授担任共同通讯作者，联合多位实验室成员及国内外科研院所专家学者共同合作完成。研究获得国家自然科学基金项目（41830964）、山东省泰山学者项目（ts201712017）等资助。

图：观测和模式模拟的北半球冬季风暴轴。（a）ERA5再分析数据在历史情景下北半球冬季风暴轴的多年平均态。（b，c）对应低分辨率（海洋100km、大气100km）和高分辨率（海洋10km、大气25km）地球系统模式对风暴轴多年平均态的模拟偏差。（d）为高分辨率模式与低分辨率模式模拟的风暴轴之间的差异。

原文链接：https://doi.org/10.1029/2023MS003652