全球海洋环流模式研究进展

海洋环流模式是专门设计用来数值求解海洋动力学背景下简化的Navier-Stokes方程组的工具。它不仅可以重现海洋环流和物理状态，还能预测未来海洋的变化趋势。自20世纪90年代以来，欧美国家陆续推出了一系列海洋环流模式，而我国在这方面的研发起步于20世纪80年代末，最具代表性的是中国科学院大气物理研究所开发的全球海洋环流模式LICOM。

本文系统回顾了全球海洋环流模式的发展历程，并总结了近年来的重要科技进展。这些进展主要涵盖了以下三大核心内容：

（1）动力框架 ：探讨了水平离散方法、垂直坐标方案以及变分辨率技术的最新发展。

（2）物理过程参数化 ：重点关注了中尺度、亚中尺度和边界层混合参数化的进展。

（3）软硬件环境配置 ：讨论了异构计算架构和人工智能在该领域的应用现状与前景。

• 全球海洋环流模式的水平分辨率持续提升： 在CMIP6中，海洋环流模式的平均分辨率得到了显著提高，基于MITgcm的LLC4320全球海洋环流模拟试验的水平分辨率达到了（1/48）°，国内的LICOM模式最高分辨率版本也达到了（1/20）°。

  
  

• 非结构网格全球海洋环流模式日趋成熟： 推动了变分辨率技术的发展，如 MPAS-O 、 FESOM 和 ICON-O 等模式已逐渐应用于气候模拟中。

• 对多尺度海洋物理过程的模拟： 全球海洋环流模式的模拟能力日益提升，尤其是模式对于中尺度和亚中尺度过程的刻画能力显著增强，并且再耦合了潮汐过程。
• 适应新型计算架构和大数据分析的模式： 为我们更有效地利用超算资源以及构建数据驱动的模式提供了新的可能。