利用完全耦合的气候模式(FOAM),通过两组理想的水球试验,研究水球气候系统中的平均气候态和经向热量输送.两组水球试验分别是Aqua和Ridge,前者整个星球完全被水覆盖,没有任何陆地,后者与前者的唯一区别是从南极到北极有一道连续的地脊.相比于现实世界,水球世界的气候更加温暖,极地几乎没有海冰.北半球的经向温度梯度较现实世界弱,导致北半球的大气经向热量输送较小.这些差别主要来源于海陆分布改变造成的行星反照率的改变,而云量的增加部分抵消了这种改变.尽管在两个水球试验中海洋环流和平均温度场差别很大,但大气平均气候态差别不大.不同于Ridge,在Aqua中赤道区域出现“反”哈德雷环流,使得低纬度大气向赤道方向输送热量.尽管水球世界的海洋环流与现实世界相比发生了巨大改变,但总的经向热量输送及其在大气和海洋之间的分配依然保持稳定.中小尺度的涡旋和扩散引起的经向热量输送部分抵消了大尺度环流引起的经向热量输送,尤其在中纬度起着重要作用.
水球试验 平均气候态 经向热量输送