Climate models contain atmospheric and oceanic components that are coupled together to simulate the thermodynamic and dynamic processes during air‐sea interactions. Community Earth System Model (CESM version 1.2.1) is a state‐of‐the‐art coupled model that is widely used and participates in Coupled Model Intercomparison Projects. Community Atmospheric Model (CAM), the atmospheric component of CESM, is based on the finite‐volume dynamic core, which utilizes staggered Arakawa‐D grids. However, the dynamics‐physics (D‐P) coupling in CAM causes the prognostic winds of the dynamic core be interpolated onto non‐staggered locations, which affects the wind structure for computing the air‐sea interaction and dynamical coupling. In this study we propose a new scheme that eliminates the extra interpolation during D‐P coupling for the atmosphere‐ocean interaction. We show that it improves the simulated climatology in key regions including eastern boundary upwelling regions and Southern Oceans. Compared with the default scheme, the new approach simulates strong surface wind near coast in eastern boundary upwelling regions. As a result, existing problems of the model, such as warm SST biases in these regions, are reduced. Meanwhile, for Southern Ocean, the prevailing westerlies are enhanced in new scheme, resulting in meridional sea ice transport. As a result, the overestimation of sea ice extent and negative bias in SST is reduced. This new scheme is generally applicable to coupled models with staggered dynamics‐physics, such as spectral‐element method based CAM.

中文翻译：

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减少1.2.1版社区地球系统中大气与海洋动力耦合的数值扩散

气候模型包含大气和海洋成分，这些成分耦合在一起以模拟海海互动过程中的热力学和动态过程。社区地球系统模型（CESM版本1.2.1）是一种最先进的耦合模型，已广泛使用，并参与了耦合模型比对项目。社区大气模型（CAM）是CESM的大气成分，它基于有限体积的动态核心，该核心利用交错的Arakawa-D网格。但是，CAM中的动力学-物理（D-P）耦合会导致将动态岩心的预后风插值到非交错位置，从而影响用于计算海-海相互作用和动力耦合的风结构。在这项研究中，我们提出了一种新方案，该方案消除了大气海洋相互作用在D-P耦合过程中的额外插值。我们表明，它改善了包括东部边界上升区和南大洋在内的关键区域的模拟气候。与默认方案相比，新方法模拟了东部边界上升流区海岸附近的强地面风。结果，减少了模型的现有问题，例如这些区域中的暖SST偏差。同时，对于南大洋，新方案增强了普遍存在的西风，导致子午海冰运输。结果，减少了海冰范围的高估和海表温度的负偏差。这种新方案通常适用于具有交错动态力学的耦合模型，例如基于光谱元素方法的CAM。我们表明，它改善了包括东部边界上升区和南部海洋在内的关键区域的模拟气候。与默认方案相比，新方法模拟了东部边界上升流区海岸附近的强地面风。结果，减少了模型的现有问题，例如这些区域中的暖SST偏差。同时，对于南大洋，新方案增强了普遍存在的西风，导致子午海冰运输。结果，减少了海冰范围的高估和海表温度的负偏差。这种新方案通常适用于具有交错动态力学的耦合模型，例如基于光谱元素方法的CAM。我们表明，它改善了包括东部边界上升区和南大洋在内的关键区域的模拟气候。与默认方案相比，新方法模拟了东部边界上升流区海岸附近的强地面风。结果，减少了模型的现有问题，例如这些区域中的暖SST偏差。同时，对于南大洋，新方案增强了普遍存在的西风，导致子午海冰运输。结果，减少了海冰范围的高估和海表温度的负偏差。这种新方案通常适用于具有交错动态力学的耦合模型，例如基于光谱元素方法的CAM。与默认方案相比，新方法模拟了东部边界上升流区海岸附近的强地面风。结果，减少了模型的现有问题，例如这些区域中的暖SST偏差。同时，对于南大洋，新方案增强了普遍存在的西风，导致子午海冰运输。结果，减少了海冰范围的高估和海表温度的负偏差。这种新方案通常适用于具有交错动态力学的耦合模型，例如基于光谱元素方法的CAM。与默认方案相比，新方法模拟了东部边界上升流区海岸附近的强地面风。结果，减少了模型的现有问题，例如这些区域中的暖SST偏差。同时，对于南大洋，新方案增强了普遍存在的西风，导致子午海冰运输。结果，减少了海冰范围的高估和海表温度的负偏差。这种新方案通常适用于具有交错动态力学的耦合模型，例如基于光谱元素方法的CAM。新方案增强了现有的西风，导致了子午海冰的运输。结果，减少了海冰范围的高估和海表温度的负偏差。这种新方案通常适用于具有交错动态力学的耦合模型，例如基于光谱元素方法的CAM。新方案增强了现有的西风，导致了子午海冰的运输。结果，减少了海冰范围的高估和海表温度的负偏差。这种新方案通常适用于具有交错动态力学的耦合模型，例如基于光谱元素方法的CAM。