Trước khi thảo luận xem biến đại dương có tham gia tác động trực tiếp đến khí hậu, điều quan trọng trước tiên là phải xem xét mối quan hệ giữa đại dương và khí quyển. Kinh nghiệm mô hình hóa cho thấy rằng những dòng bề mặt đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính đúng đắn của quá trình mô phỏng đại dương. Khí quyển và đại dương có mối quan hệ với nhau, sự chính xác của quá trình mô phỏng đại dương sẽ phản hồi đến sự mô phỏng khí quyển qua tác động của dòng bề mặt.
Thật không may tổng dòng nhiệt và dòng nước bề mặt lại không được quan sát tốt. Thông thường chúng được phỏng đoán từ sự quan sát của các trường khác như gió và nhiệt độ bề mặt. Do đó tính không chính xác của ước lượng do quan sát là rất lớn có thể đến cấp số mũ của 10 trên một m2 đối với dòng nhiệt kể cả đối với giá trị trung bình theo vùng. Một cách kiểm soát dòng bề mặt là thay thế và xem xét sự vận chuyển ngang trong đại dương. Trong khoảng thời gian dài, kho nước và nhiệt trong đại dương phải nhỏ đến mức mà quá trình vận ngang phải cân bằng với những dòng bề mặt. Tuy nhiên quá trình vận chuyển nhiệt là cưỡng bức và nó luôn tồn tại.
Ở 450 Bắc phần lớn sự mô phỏng mô hình vận chuyển dư thừa nhiệt theo hướng bắc, khi so sánh với những ước lượng quan sát tại đây. Nhưng lại có tính mờ trong quan sát. Ví dụ ở 450 bắc sự mô phỏng mô hình nằm gần ước tính của 0,6.1015W được tính bởi Ganachaud và Wunsch. Từ 450bắc đến xích đạo đa số mô hình nằm gần hoặc giữa được chỉ ra bởi những ước lượng quan sát. Trong vùng chí tuyến và vùng nam bán cầu, phần lớn mô hình ước lượng thấp hơn dòng nhiệt vận chuyển từ xích đạo theo phía nam. Tại vùng vĩ độ giữa và cao của nam bán cầu những quan sát mang tính mờ hơn và vận chuyển dòng nhiệt được mô phỏng bởi mô hình hướng tới xung quanh ước lượng quan sát.
Những dòng biển nóng có sự biến thiên theo mùa lớn dẫn tới sự biến đổi theo mùa lớn của lượng nhiệt đại dương đặc biệt ở vĩ độ giữa. Kho nhiệt đại dương dần dần cạn kiệt và làm chậm chu trình mùa của nhiệt độ bề mặt. Sự mô phỏng mô hình được đánh giá là phù hợp với những quan sát về kho nhiệt đại dương theo mùa. Những vấn đề đáng chú ý của mô hình trong vùng chí tuyến nơi mà nhiều mô hình tiếp tục có sai số hệ thống mô tả dòng nhiệt từ vùng chí tuyến vào trong vùng có vĩ độ giữa và cao.
Thành phần khu vực trung bình của ứng suất gió bề mặt hàng năm được tính trung bình qua những đại dương, nếu kết quả tốt sẽ được mô phỏng cẩn thận bằng mô hình. Tại đa số vĩ độ những ước lượng phân tích (dựa vào mô hình mô phỏng dựa trên những kết quả quan sát) sai số trong phạm vi kết quả của mô hình. Từ vĩ độ giữa cho đến thấp mô hình trải ra có sự quan hệ nhỏ và tất cả kết quả mô hình nằm trong giới hạn của sự phân tích. Từ vĩ độ giữa cho đến vĩ độ cao giá trị lớn nhất của ứng suất gió được mô phỏng bởi mô hình theo hướng nằm trên đường xích đạo của sự phân tích. Sai số này đặc biệt lớn trong tại nam bán cầu một vùng mà tại đó tính mờ nhiều hơn khi phân tích, hầu như mọi nơi khi mô phỏng ứng suất lớn nhất của gió tại nam bán cầu đều gặp phải vấn đề này. Những sai số của ứng suất gió vùng biển phía nam trong tích hợp quản lý có thể bất lợi đến các khía cạnh mô phỏng khác và có rất có thể sự hấp thự nhiệt làm biến đổi khí hậu như thảo luận dưới đây.
Figure 8.6. Annual mean, zonally averaged oceanic heat transport implied by net heat fluux imbalances at 33
the sea surface, under an assumption of negligible changes in oceanic heat content. The observationally based estimate, taken from Trenberth and Caron (2001) for the period February 1985 to April 1989, derives from reanalysis products from theNational Centers for Environmental Prediction (NCEP)/NCAR (Kalnay et al., 1996) and European Centre for Medium Range Weather Forecasts 40-year reanalysis (ERA40; Uppala et al., 2005). The model climatologies are derived from the years 1980 to 1999 in the 20th-century simulations in the MMD at PCMDI. The legend identifying individual models appears in Figure 8.4.
Phần nhiều những sai số mô hình riêng rẽ trong khu vực được tính trung bình SST được tìm thấy trong vĩ độ giữa và vĩ độ cao đặc biệt trong phạm vi chính giữa của bắc bán cầu, nơi mà mô hình mô phỏng nhiệt độ quá lạnh. Hầu hết mọi mô hình đều có khuynh hướng này. Sự sai số này liên tưởng đến những mô phỏng nghèo nàn ở phần phía bắc Đại Tây Dương và dường như là liên quan đến vấn đề thành phần đại dương hơn là vấn đề với dòng bề mặt. Trong vùng khu vực khoảng 600
nam có xu hướng ấm lên trong các kết quả trung bình của mô hình. Nhiều mô hình bị ảnh hưởng bởi hiện tượng quá ấm của SST ở nam đại dương.
Trong bản đồ sai số SST mô hình riêng rẽ, đó là điều hiển nhiên khi mà hầu hết mô hình đều có một sai số dương ở phần phía đông của biển nhiệt đới gần với thềm lục địa. Đó cũng là điều hiển nhiên trong kết quả giá trị trung bình của mô hình và được kết hợp với những quyết định còn thiếu cái mà dẫn đến những vấn đề trong mô phỏng ứng suất gió địa phương, biển và dự báo tổng lượng mây. Có những vùng mà mối quan hệ rộng được trải dài giữa mô hình mô phỏng. Đây là một khu vực mà ở đó rất nhiều mô hình có những vấn đề mang tính chất địa phương của dòng biển bắc Đại Tây Dương, một vùng SST biến đổi lớn.(chờ hồi sau sẽ rõ)
Cho dù vẫn còn những lỗi thì mô phỏng mô hình của trường SST là khá tốt. Qua tất cả các vĩ độ sai số SST tính trung bình cho vùng trung bình mô phỏng là thấp hơn 20C điều mà được coi là tốt khi mà hầu hết mô hình không sử dụng sự điều chỉnh dòng trong quá trình mô phỏng. Sai số SST địa phương trung bình của mô hình đều nhỏ hơn với hầu hết các vùng với chỉ khu vực nhỏ quan hệ đang vượt quá giá trị này. Thậm chí sai số SST nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến mô phỏng sự biến thiên và sự kết nối từ xa.
Qua hầu hết các vĩ độ, ở độ sâu từ 200-3000m nhiệt độ đại dương được tính trung bình cho khu vực trung bình của mô hình là quá ấm. Sai số dương lớn nhất (khoảng 20C) mang tính chất cục bộ trong riêng vùng nước sâu biển Atlantic của phía bắc. Trên 200m, mô hình trung bình lại quá lạnh, với sai số âm lớn nhất (lớn hơn 10C) gần vĩ độ giữa trên bề mặt của bắc bán cầu, như thảo luận ở trên. Phần lớn mô hình nói chung có kiểu sai số tương tự với mô hình trung bình chấp nhận cho CNRM-CM3và MRI-CGCM2.3.2 cái mà quá lạnh xuyên suốt vĩ độ giữa và thấp của đại dương. Mô hình GISS-EH lại quá lạnh trong suốt vùng cận nhiệt đới và một phần bắc bán cầu của FGOALS-g1.0. Kiểu sai số là tương tự với mô hình trung bình đã trình bày ở trên. Mức độ sai số, đặc biệt trong phần sâu hơn của đại dương phụ thuộc vào phương pháp AOGCM.
Kiểu sai số mà ở những nơi có độ sâu lớn hơn 200m trong đại dương có xu hướng quá lạnh trong khi lớp bên dưới quá ấm, từ đó chỉ ra rằng điểm dị nhiệt trong mô
hình trung bình là quá phân tán. Sai số này cái mà trong thời điểm hiện tại của TAR được xem như có quan hệ với sai số ứng suất gió trong phần chú ý về nam bán cầu ở trên và có thể dẫn đến sai lầm trong thông tin và trộn lẫn vào trong NADW. Sai số mô hình trung bình của nhiệt dộ và độ muối tại vĩ độ thấp và vĩ độ cao gần như phụ thuộc vào hướng di chuyển của dòng nhiệt và có thể liên quan với vấn đề thông tin của nước trung gian biển Đại Tây Dương