影响春季热带太平洋地区海温变化的动力热力因素分析

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qrdao
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厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)春季预报障碍是ENSO预测的一个难点问题,弄清影响春季热带太平洋地区海温变化的动力和热力作用对于理解和未来解决ENSO春季预报障碍问题非常重要。本文基于国家气候中心第二代气候系统模式(BCC-CSM2-MR),首先利用欧洲中期数值预报中心的ECMWF-Interim温度场和风场再分析资料以及国家气候中心全球海洋同化分析资料BCC_GODAS的海洋各层温度数据作为BCC-CSM2-MR模式的驱动场,产生一套1986-2017年逐月的风应力、洋面各能量通量、海洋流场等观测代用数据。利用这些数据对影响海温季节变化、以及影响海温异常演变的动力和热力作用及其相对重要性进行了诊断分析。论文最后,还针对BCC-CSM2-MR模式1986-2014年每年3月1日起报的逐年6个月回报试验结果进行了初步分析,并讨论了可能原因。主要结论如下:(1)与其他季节相比,春季Ni?o3.4区海洋表层温度(后文中用表示)呈现出独特的先增暖后趋冷的不对称季节性转换特征,这一变化主要是由于影响的大气风应力、海流以及能量净通量均在春季有明显的季节性转换。进一步的分析表明,热力作用对局地海温季节性变化的影响最为重要,而经向平流输送起到了反向作用,不利于该区域的季节性转变,纬向平流输送仅在春季转为弱的正贡献,浅表层垂直平流输送对春季变化的影响很小。在预测中,模式模拟的纬向海流在春季的季节转换特征偏弱,这可能与纬向风应力的模拟偏强有关,另外观测中4-6月热带太平洋中部的纬向输送与海温变化的正相关现象在预测结果中却表现为负相关。(2)通过对1986-2017年的Ni?o3.4区海洋表层温度及其异常(海表温度异常简称TSA)演变的诊断分析表明,春季Ni?o3.4区热力作用与海表温度及其异常变化呈现显著的正相关,纬向海流异常的输送项也表现为正相关,而经向海流输送项展现出由负相关向正相关转化的特征。在预测试验过程中,模式可以从一定程度上反映出各项与海表温度变化的年际相关性演变,但在海表温度及其异常的变化倾向与垂直输送和经向输送项相关关系的预测能力方面存在偏差,对起主导作用的热力项相关性的模拟偏强。(3)对影响Ni?o3.4区海表温度及其异常变化的各项方差贡献进行了诊断分析,结果表明春季热力作用对海表温度及其异常变化的贡献达50%左右,相关系数超0.7,其次是纬向、经向平流项贡献,各占10-20%左右,但两者作用相反,浅表层垂直输送项贡献较小。和预测诊断结果对比表明,模式对起主导作用的热力作用项贡献高估约5%-10%,而对水平动力输送项低估约5%-10%。(4)针对3个典型的El Ni?o和3个典型的La Ni?a事件的分析表明,无论在观测中还是预测试验中,动力和热力作用在ENSO事件的发展阶段同等重要,两者的正贡献有利于正异常的进一步增加,但在Ni?o3.4区TSA发展到一定程度后,热力作用项对TSA的发展呈现负贡献,抑制异常的进一步发展,甚至导致ENSO事件的减弱、消亡。且通过对比SODA资料进一步证明此结论不具有模式依赖性。
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