气候年代际预测问题作为国际科学前沿,已经成为气候领域的研究热点。年代际预测关注未来10-30年的气候变化,在该时间段内,气候系统内部变率与外强迫对气候变化的贡献相当,因此,提升预报技巧具有更大的难度。如何对气候系统模式进行初始化,为合理预测气候系统的内部变率的演变提供初始条件,是构建年代际预测系统的核心环节。年代际预测试验在国际耦合模式比较计划第五阶段第一次被列为核心试验,并将在CMIP6中继续组织实施。

印度洋周边居住着大约全球三分之一的人口,且以发展中国家居多,印度洋海温的变化对于非洲和南美洲地区的降水和大气环流起到重要作用,因此对印度洋气候变率和变化的研究一直得到科学家的高度重视。20世纪以来,印度洋海温呈现海盆尺度的显著增暖趋势,该现象被归因于人类活动排放温室气体的增多所引起。然而,叠加在这一长期增暖趋势之上,印度洋海温还存在显著的年代际时间尺度的变化。不同于对太平洋和大西洋年代际振荡的广泛关注,此前国际科学界对印度洋海温的年代际变化的研究相对较少。

最近,中国科学院大气物理研究所LASG国家重点实验室吴波等发表了基于耦合气候系统模式FGOALS-s2的年代际预测试验结果。该年代际预测系统的初始化是通过incremental
analysis
update方案,同化观测的海洋上层1000米的温度和盐度异常场而实现的。对1960-2005年的系统的回报试验表明,在进行了初始化之后,FGOALS-s2对大西洋多年代际振荡的预测技巧相较于经典的历史气候模拟试验有显著的提升。这种预测技巧的提升主要来源于在考虑了初始化之后,模式能够预测出大西洋经向翻转环流变化导致的向北热输送的年代际变化。此外,该预测系统在印度洋和西太平洋等区域亦呈现出显著的回报技巧。上述工作为进一步发展和完善大气所年代际气候预测系统奠定了较好基础。

最近,中国科学院大气物理研究所博士董璐、研究员周天军和美国纽约州立大学奥尔巴尼分校教授戴爱国等合作,利用气候系统模式CESM,将热带东太平洋海表温度给定为观测值进行多组数值试验,考察印度洋SST年代际变率的演变特征。综合分析观测与数值试验的结果,他们发现在耦合模式中一旦将热带东太平洋SST的变化给定为观测值,则观测中印度洋SST年代际变率的振幅和时间演变特征均可以在模式中得到很好地刻画。这意味着,尽管人类活动主导了印度洋海温的长期增暖趋势,但其年代际变率主要由气候系统的内部变率决定。当太平洋年代际振荡处于正位相,即热带东太平洋SST为暖异常时,印度洋海温亦将呈现出海盆尺度的暖位相,反之亦然。这种由太平洋IPO引起的印度洋SST年代际尺度的增暖/变冷的强度,可以达到外强迫作用的50%左右。因此,印度洋海温在年代际时间尺度上的变化,有来自太平洋IPO强迫的“足迹”。对于1999年之后的“全球增暖减缓”现象(国际上称作global
warming hiatus,或者global warming pause,以及 global warming slow
down),尽管热带东太平洋SST的变冷起到关键作用,但IPO负位相导致的印度洋年代际变冷对于“全球增暖减缓”现象的贡献也不容忽视,据估算约为10%。作者还通过进一步分析,发现热带东太平洋在年代际尺度上主要通过大气调整过程,影响印度洋表面热通量、海表面高度和温跃层深度等反馈过程,调制印度洋SST的年代际变率。

论文信息:Wu Bo, Xiaolong Chen, Fengfei Song, Yong Sun, and Tianjun
Zhou, 2015, Initialized Decadal Predictions by LASG/IAP Climate System
Model FGOALS-s2: Evaluations of Strengths and Weaknesses
, Advances in
Meteorology
, vol. 2015, Article ID 904826, 2015.
doi:10.1155/2015/904826.

该成果于2016年发表于Scientific Reports

文章链接

论文信息:Dong Lu, Tianjun Zhou*, Aiguo Dai, Fengfei Song, Bo Wu,
Xiaolong Chen, 2016: The Footprint of the Inter-decadal Pacific
Oscillation in Indian Ocean Sea Surface Temperatures, Scientific
Reports
,6:21251, DOI:10.1038/srep21251.

图片 1

文章链接

相关文章

网站地图xml地图