地球系统模式的研制不但需要各个分系统模式，而且需要一个性能优越的耦合器把各个分系统模式耦合在一起。耦合器的一个突出优点就是灵活性和可插拔性。CAS-ESM中采用CPL7耦合器。除了利用CPL7实现了大气，海洋、海冰、陆面等分量模式的彼此耦合外，中心成员的一项开创性工作是实现了CAS-ESM中全球大气环流模式与区域气候模式WRF的耦合。为了实现将WRF这区域模式嵌入到CAS-ESM中，CAS-ESM的并行机制、时钟管理机制、主驱动程序、各分系统模式驱动程序和其他一些相关程序、耦合器以及脚本文件等均做了适当修改。在不更改WRF核心动力框架和物理过程的前提下，WRF软件体系结构进行了适当的重构，添加了驱动程序、插值程序和数据交换程序等一系列相关程序。特别地，在传统耦合器中各分量模式之间的数据交换是2维的，而CAS-ESM/WRF系统中数据交换是3维的。因此，耦合器做了适当的修改，从而具备3维数据交换的能力。

CAS-ESM/WRF耦合系统已应用于SGP 2000气旋的研究。结果表明，CAS-ESM/WRF耦合系统不仅具有WRF离线系统的性能，能够正确地模拟SGP2000气旋的生命史，其双向耦合还能够同时有效地减少CAS-ESM以及WRF的模拟误差，提高两者的模拟精度(图1)。CAS-ESM/WRF耦合系统有广泛用途，并且开始应用于亚洲季风、东亚气旋等研究领域。

　　图1观测(a),单向耦合(b)及双向耦合(c)的IAP AGCM4.1模拟的2000年3月1日00时至3月4日00时总降水量