工业革命以来，人类活动排放导致的全球变暖、北极海冰融化、海平面上升等成为共识（ipcc ar6）。气候系统在全球变暖背景下的变化不是线性的，受气候系统的内部变率（振荡）影响，例如20世纪末出现的“全球变暖停滞”现象。气候系统的内部变率由气候系统内部过程产生，如太平洋年代际变率（pdo或ipo）和北大西洋多年代际振荡amo。研究表明内部变率是影响太平洋沃克环流、生活在地球三分之二的人口的全球季风区不确定主要因子。因此，内部变率对气候变化、气候预估、甚至气候影响决策的研究颇为重要。
内部变率的研究借助气候系统模式模拟，特别是利用同一个气候（地球）系统模式在相同外强迫下进行不同初值的大样本集合模拟试验。早期，由于计算资源限制，集合模拟试验的样本比较有限，近日，较多国际研究机构开展大样本（样本数不小于40个）集合模拟试验，探索气候系统内部变率作用。采用大样本集合已成为重要的研究方向和热点，如2015年美国国家大气研究中心（ncar）发布的大样本集合引用已超过上千次。国际上开展的大样本集合的模拟样本一般在100个以内，达到100个样本仅有极少数。为了探究内部变率对全球季风预估影响，中国科学院大气物理研究所lasg国家重点实验室海洋模式团队利用我国自主研制的气候系统模式fgoals-g3，开展了包含110个样本的超级集合试验。
“cas fgoals-g3超级大集合试验”的数据描述论文发表在advances in atmospheric s上。fgoals-g3超级集合（含110样本）是我国首套、世界上样本数最多的全球气候系统模式大样本数据集，每个样本覆盖1850—2099年、包括海洋、大气、海冰、陆面耦合模拟。样本的产生利用了不同的海洋内部变率位相作为初值，在cmip6的外强迫下模拟历史气候变化与预估未来气候变化。评估表明fgoals-g3超级集合能够准确再现历史观测的气温（图2）、降水和极端气候事件，因而该数据集能够进一步用于气候预估与气候变化等的研究。
研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。
图1.对气候变化产生显著影响的内部变率，由气候（地球）系统内部过程产生
图2.全球表面气温在不同时间点变化（相对于1961—1990）及其内部变率，打点表示信噪比>1，曲线为气温变化序列，年份下方对应气温变化及其内部变率范围。
研究团队单位：大气物理研究所
