暖池型厄尔尼诺事件季节预报障碍初探

【摘要】：作为热带太平洋年际变率最强的海气耦合现象，厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）对全球气候、生态、经济等方面均有重要影响。过去的几十年间，ENSO现象从实际观测、物理机制、数值模拟、数值预报等方面均有长足的发展。20世纪90年代开始，热带太平洋频繁出现一种新型的厄尔尼诺事件，这类事件的海表温度增暖区主要局限于中西太平洋，其大气响应和海洋过程与“经典”的厄尔尼诺事件有显著的区别，但具有同样显著的全球气候、生态等方面的效应。本文借用前人的称谓，将新型的厄尔尼诺称为暖池型厄尔尼诺事件（WP-El Ni o）,而将原先经典的El Ni o事件称为冷舌型厄尔尼诺事件（CT-El Ni o）。 当使用数值模式对CT-El Ni o进行预报时，存在一种跨越春季预报技巧迅速下降的现象，即春季预报障碍现象（SPB）。对于WP-El Ni o事件，是否存在类似的依赖季节的预报障碍现象，是本文关注与讨论的问题。本文使用一个复杂的全球海洋-大气-陆面-海冰耦合模式GFDL CM2.1，尝试从初始误差的角度探究WP-El Ni o事件可能存在的季节预报障碍。 首先调研了模式GFDL CM2.1的模拟能力。该模式能够比较真实地再现热带太平洋海表面温度、海洋表层流及风场的空间分布，具有与观测结果相近的温度场、流场和风场气候态。通过修正的Ni o3指数和Ni o4指数，模式GFDLCM2.1能够有效地区分两类厄尔尼诺事件，其海表温度的正异常中心分别位于东太平洋（CT型）和中西太平洋（WP型），前者具有覆盖中东热带太平洋的西风异常，而后者的风场辐合中心位于中西太平洋。在厄尔尼诺事件发生期间，其海温异常场和风异常场的演变均与观测结果相近。 在获得的WP-El Ni o事件中，选取6个典型个例进行分析，尝试从初始误差的角度探究WP-El Ni o的季节预报障碍。结果表明，预报误差的季节误差增长率在热带太平洋不同的区域具有显著的差异，将热带太平洋作为预报区域时，预报误差的季节误差增长率最大值在春季出现的概率显著高于其它季节，而对Ni o-4m区或WP-El Ni o事件峰值期SSTA的大值区，夏季出现季节预报增长率最大值的概率远大于其它季节。对引起显著季节预报误差的初始误差进行聚类分析的结果表明，不同季节的预报障碍与初始误差的空间结构并没有一一对应的关系，存在一类初始误差，在不同的个例、对相同的起报月，能够引起不同的季节预报障碍。 通过计算不同个例在不同起始月平均的季节误差增长率，我们发现存在以下现象： 1.对于同一个例、不同的起始预报月份，平均季节误差增长率最大的季节不完全一致； 2.对于不同个例、相同的起始预报月份，平均季节误差增长率最大的季节不完全一致； 3.对于同一个例，相同的起始预报月份，在不同预报区域的平均季节误差增长率最大的季节不完全一致。 换言之，WP-El Ni o事件的季节预报障碍，更多受到事件本身的影响，当存在海温的初始误差时，WP-El Ni o事件并不存在季节预报障碍。 【关键词】：暖池型厄尔尼诺 可预报性 初始误差 季节预报障碍
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（海洋研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P732
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第一章 引言10-18
• 1.1 选题背景：ENSO 简史与新型 ElNi?o10-12
• 1.2 研究现状12-17
• 1.2.1 暖池型 El Ni?o12-15
• 1.2.2 El Ni?o 事件的季节预报障碍15-17
• 1.3 章节安排17-18
• 第二章 GFDL CM2.1 对两类厄尔尼诺的模拟能力18-30
• 2.1 模式介绍18-19
• 2.2 GFDL CM2.1 的模拟情况19-29
• 2.2.1 对热带太平洋气候态的模拟20-23
• 2.2.2 暖池型和冷舌型事件的挑选及模拟23-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 初始误差对暖池型厄尔尼诺事件的影响30-48
• 3.1 挑选个例30-31
• 3.2 试验设计31-34
• 3.3 WP 型 El Ni?o 事件中初始误差可能导致的季节预报障碍34-45
• 3.4 本章小结45-48
• 第四章 总结与讨论48-50
• 4.1 结论与问题48-49
• 4.2 本文创新点49-50
• 参考文献50-55
• 作者简介55
• 文章情况55

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