应用于区域研究的全球模型

  通用环流模型（GCMs）是在全球尺度上模拟气候演变过程：

• 通用环流模型耦合了多个相互作用的组成部分，通常包含海洋环流模型与大气环流模型，后者常涵盖陆面过程模块。
• 随着新组件的持续引入，这类模型现今多被定义为”地球系统模型”（ESM）。
• 当前像通用环流模型这类复杂模型通常已包含海冰、极地冰盖或生物地球化学循环等组件，用以描述大气气溶胶或碳循环等过程，从而评估其与气候系统的相互作用。

  尽管计算平台性能日益强大，通用环流模型实验仍受限于高昂的数值计算”成本”，导致空间分辨率有限，至2021年典型分辨率约为数百至五十公里，也就难以再现山区观测到的温度、降水及积雪的时空变异性。突破该限制的途径之一是采用可变分辨率网格，即对目标区域进行精细化聚焦，如图1所示[1]：通过35公里分辨率成功刻画了亚洲高山区海拔5000至6000米的地形起伏。

  另一种方法是使用有限区域模型，其分辨率可达公里级，但有限区域模型模拟结果受边界条件影响比较大，而边界条件本身仍需依赖全球模型生成。即使采用极高的分辨率，气候模型仍无法完全描述所有局地过程。因此，这些模型引入了”次网格”参数化方案，即通过经验关系描述亚网格尺度过程（如山区大气对流或积雪过程）的数学表达方法。

注释与参考文献

题图： 采用拉伸分辨率并聚焦于亚洲高山区应用的通用环流模型[35]。为清晰起见，图(a)展示每四个网格点（其余隐去），其中阴影区域对应35公里分辨率。图(b)则展示区域尺度的地表高程。[图片来源：改编自萨宾（Sabin）等人的图，参考文献[1]]

[1] Sabin, T.P., Krishnan, R., Ghattas, J., Denvil, S., Dufresne, J.L., Hourdin, F. and Terray, P., 2013. High resolution simulation of the South Asian monsoon using a variable resolution global climate model. Climate dynamics, 41, pp.173-194.