近日，南京信息工程大学海洋科学学院海洋数值模拟与观测团队在对流不稳定过程参数化及其在大西洋经向翻转环流（AMOC）数值模拟中的应用方面取得新进展，相关成果“Parameterization of convectively unstable processes in a rotating and stratified framework and its application to AMOC numerical simulation”发表于《SCIENCE CHINA Earth Sciences》。论文第一作者为我院2023级博士研究生曹茜，通讯作者为董昌明教授。

AMOC具有强烈的垂向对流特征，是全球大洋的极向热量输送带，对地球气候系统调节具有关键作用。然而，现有数值模式模拟的AMOC普遍存在偏差，其中对流混合参数化不准确是偏差的重要来源之一。针对这一问题，研究团队基于大涡模拟方法，设计并开展了一系列理想化数值实验，系统考察了海面盐通量、纬度以及海洋层结对高密度水下沉过程的影响。结果显示，增强盐通量强迫和减弱背景层结均有助于促进高密度水的下沉，纬度对下沉过程也具有显著影响。基于此，研究提出了新的参数化方案，对表征垂直对流混合的涡黏系数进行了改进，并将该方案应用于CESM模式开展AMOC模拟。结果表明，新的参数化方案使26.5°N处的AMOC输送强度更接近观测值，并改善了北大西洋高纬度海域温盐密结构的模拟，均方根误差分别降低4.36%、19.77%和1.84%。

该研究为改善AMOC模拟提供了新的参数化思路，为理解和预测未来气候变化提供重要参考。同时，该成果不仅体现了团队在前沿科学问题上的突破，也展示了海洋科学学院在研究生培养方面的显著成效，是学院长期致力于为青年学者提供优良学术环境和发展平台、推动更多高水平科研成果涌现的具体体现。

论文引用：

中文引用格式:曹茜,董昌明,陆晓婕, Lim Kam Sian K,胡逍锴,高晓倩,王海丽,廖光洪. 2025.旋转层结情况下对流不稳定过程的参数化及其在AMOC数值模拟中的应用.中国科学:地球科学, 55, doi:10.1360/N072024-0373

英文引用格式: Cao Q, Dong C, Lu X, Lim Kam Sian K, Hu X, Gao X, Wang H, Liao G. 2025. Parameterization of convectively unstable processes in a rotating and stratified framework and its application to AMOC numerical simulation. Science China Earth Sciences,https://doi.org/10.1007/s11430-024-1667-0

图1高密度海水下沉对照实验的三维流场及TKE分布

图2垂向结构函数F(z *)和涡黏系数Az的拟合结果

图3 CESM模拟的AMOC流函数分布和垂向动量黏性系数垂直剖面

作者简介：

曹茜，女，中共党员，南京信息工程大学博士研究生，本硕均毕业于南京信息工程大学海洋科学学院，硕博期间师从董昌明教授。主要研究方向为大西洋经向翻转环流（AMOC）、海洋热浪及海洋对流不稳定过程。目前已在Deep Sea Research、Science China Earth Sciences、Journal of Oceanology and Limnology等期刊发表学术论文近10篇。