集合模拟的两种采样方式

一大碗年糕

对于多成员的集合模拟，在看文献的时候，一般会出现两种方式。一种是spin-up后branch run，分支的每个run视作一个member。另一种是spin-up后连续积分，将每年视作一个member。之前一直在这两种方法的适用性方面有点模糊，下午看到一个文献解释的满清楚的记录一下。
由于大气系统的记忆时间较短，试验中由外加强迫产生的大气信号通常会在数月内衰减，难以持续超过一年。这意味着，如果在每年春季施加强迫并连续积分许多年，那么到每年冬季，大气状态基本已恢复为随机状态。因此，对于大气环流模式（AGCM）而言，由于每年的海表温度（SST）边界条件均保持为相同的气候态，而每年积分的初始状态仅受到上一年随机大气信号的影响，连续积分的每年在一定程度上可以视为对同一过程进行的多次重复随机采样。因此，连续积分的每年模拟可以近似看作相互独立且具有相同统计性质的样本。
然而，对于CGCM而言则有所不同。如果在某一年的春季施加大气强迫，那么随后几年乃至数十年中出现的响应不仅是对最初大气强迫的直接响应，还包含由该大气强迫所引起的海温异常以及海洋内部过程异常的影响。相应的海洋响应可能持续至第二年，并进一步影响随后数年甚至数十年的大气环流。这类非线性响应会随时间不断累积，使不同年份之间不再满足相互独立、同分布的假设。因此，连续模拟的平均值实际上只能被视为一个气候态样本。换言之，这一平均气候态包含了多种非线性过程以及此前数年积累的滞后效应，从而不利于在复杂耦合系统中分离并识别相对独立的物理机制。所以CGCM要采用branch run的方法以避免这一问题。

小结：对于每年的海表温度（SST）边界条件均保持为相同的气候态的AGCM可以采用连续积分的方式作为集合模拟，对于海温外强迫发生变化的CGCM要采用branch run作为集合模拟

内马尔