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耦合模式中北太平洋和北大西洋海表面温度年代际可预报性和预报技巧的季节依赖性

地球科学进展 2017年第4期32卷 382-395页

作者：容新尧刘征宇 Liu Yun 段晚锁中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 Department of Atmospheric and Oceanic Sciences & Center for Climatic Research University of Wisconsin-MadisonMadison Wisconsin 北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

利用一个全球耦合环流模式在理想模式框架下进行了3组动力预报试验,研究了北太平洋和北大西洋海表面温度异常(SSTA)的年代际可预报性和预报技巧。结果表明北太平洋年平均SSTA在年代际尺度上可预报性和预报技巧表现较低,明显弱于北大西... 详细信息

利用一个全球耦合环流模式在理想模式框架下进行了3组动力预报试验,研究了北太平洋和北大西洋海表面温度异常(SSTA)的年代际可预报性和预报技巧。结果表明北太平洋年平均SSTA在年代际尺度上可预报性和预报技巧表现较低,明显弱于北大西洋。通过分析不同季节平均SSTA的可预报性与预报技巧,发现北太平洋中西部区域冬季平均SSTA的年代际可预报性和预报技巧显著高于其他季节,其量值和北大西洋相当,表现为明显的季节依赖性;北大西洋SSTA的可预报性和预报技巧也显示了随季节变化的特征。进一步分析表明,北太平洋SSTA年代际可预报性和预报技巧的季节依赖性归因于北太平洋冬季SSTA的年与年之间再现机制,这一再现机制源于北太平洋混合层显著的季节变化;而北大西洋SSTA的可预报性和预报技巧的季节依赖性则可能与其他过程(如大西洋年代际涛动)的季节变化有关。研究结果表明,对于年代际气候预报,如果考虑所关注指标的季节平均,则可能在某些季节获得比年平均更高的预报技巧。

关键词：北太平洋北大西洋年代际预测季节依赖性耦合模式

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海洋叶绿素对热带太平洋SST的影响及其机理分析——基于ROMS的海洋物理-生态模式模拟

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海洋与湖沼 2024年

作者：张雯哲张荣华高川田丰于洋王宏娜中国科学院海洋研究所海洋动力环境观测与预报重点实验室和海洋环流与波动重点实验室中国科学院大学南京信息工程大学海洋科学学院崂山实验室

关于海洋叶绿素对热带太平洋海表面温度（SST）年平均场和年际变率的影响，学术界存在广泛的争议，模拟结果表现出明显的模式依赖性；且对于季节尺度上叶绿素如何影响SST的关注较少。为深入研究热带太平洋叶绿素的效应，本文基于区域海... 详细信息

关于海洋叶绿素对热带太平洋海表面温度（SST）年平均场和年际变率的影响，学术界存在广泛的争议，模拟结果表现出明显的模式依赖性；且对于季节尺度上叶绿素如何影响SST的关注较少。为深入研究热带太平洋叶绿素的效应，本文基于区域海洋模式系统（ROMS）构建了海洋物理-生态耦合模式，通过在敏感性试验中设置不同的叶绿素浓度分布，分析了叶绿素对热带太平洋SST的年平均和季节变化的影响。结果表明，叶绿素会导致热带太平洋大部分区域SST升高、赤道东太平洋区域SST降低。其中，前者由叶绿素的直接加热效应所引起：叶绿素的存在使得海洋表层吸收的短波辐射明显增多，更多的热量被保留在了混合层中，引起SST的升高。后者由动力冷却效应占主导：叶绿素使得混合层中吸收更多的短波辐射，导致穿透到混合层以下的短波辐射明显减少；所引起的热量垂向重新分配使得海水的层结增强、混合层变浅、Ekman辐散增强，进一步在赤道南北两侧产生异常向西的纬向流、赤道东太平洋的上升流增强，使得SST下降。但是这种冷却效应并未贯穿整年，赤道东太平洋SST的变化呈现出明显的季节依赖性：在1-4月期间表现为SST增暖（即直接加热效应占主导作用）；此后加热效应减弱，垂向冷平流的作用愈发强劲，间接动力冷却效应占主导。综合来看，叶绿素会使赤道东太平洋SST降低约0.5 °C，并加强其季节变率。本文基于垂向坐标系灵活的ROMS模式，聚焦于季节尺度；同时得到了叶绿素影响赤道东太平洋SST的两种不同的结果（变冷和变暖）。这一发现为理解不同模式中叶绿素冷却或加热效应主导作用的差异提供了新的视角，为改进模式、合理表征叶绿素的影响提供了重要的科学依据。

关键词：热带太平洋叶绿素效应季节依赖性直接加热间接冷却海洋物理-生态耦合模式区域海洋模式系统

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热带太平洋海洋叶绿素对SST的影响及其机理分析——基于ROMS的海洋物理-生态模式模拟

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海洋与湖沼 2024年第6期55卷 1368-1379页

作者：张雯哲张荣华高川田丰于洋王宏娜中国科学院海洋研究所海洋动力环境观测与预报重点实验室和海洋环流与波动重点实验室山东青岛266071 南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 崂山实验室山东青岛266237 中国科学院大学北京100049

关于热带太平洋海洋叶绿素对海表面温度(sea surface temperature, SST)年平均场和年际变率的影响,学术界存在着广泛的争议,模拟结果表现出明显的模式依赖性;且对于季节变化上叶绿素如何影响SST的关注较少。为深入研究热带太平洋叶绿素... 详细信息

关于热带太平洋海洋叶绿素对海表面温度(sea surface temperature, SST)年平均场和年际变率的影响,学术界存在着广泛的争议,模拟结果表现出明显的模式依赖性;且对于季节变化上叶绿素如何影响SST的关注较少。为深入研究热带太平洋叶绿素的气候效应,本文基于区域海洋模式系统(Regional Ocean Modeling System, ROMS)构建了海洋物理-生态耦合模式;通过在敏感性试验中设置不同的叶绿素浓度分布,分析了叶绿素对热带太平洋SST的年平均和季节变化的影响。结果表明,叶绿素会导致热带太平洋大部分区域SST升高,但赤道东太平洋区域SST降低。其中,前者由叶绿素的直接加热效应所引起:叶绿素的存在使得海洋表层吸收的短波辐射明显增多,更多的热量被保留在了混合层中,引起SST的升高;后者由动力冷却效应占主导:叶绿素使得混合层中吸收更多的短波辐射,导致穿透到混合层以下的短波辐射明显减少,所引起的热量垂向重新分配使得海水的层结增强、混合层变浅、上层海流辐散增强,进一步在赤道南北两侧产生异常向西的纬向流、赤道东太平洋的上升流增强,使得SST下降。但是这种冷却效应并未贯穿于全年,叶绿素对赤道东太平洋SST变化的影响呈现出明显的季节依赖性:在1~4月期间表现为SST增暖(即直接加热效应占主导作用);此后加热效应减弱,垂向冷平流的作用愈发强劲,间接动力冷却效应占主导。综合来看,叶绿素会使赤道东太平洋SST降低约0.5℃,并加强其季节变率。本文得到了叶绿素影响赤道东太平洋SST的两种不同的结果(变冷和变暖),这一发现为理解不同模式中叶绿素冷却或加热效应主导作用的差异提供了新的视角,为改进模式、合理表征叶绿素的影响提供了重要的科学依据。

关键词：热带太平洋叶绿素效应季节依赖性直接加热间接冷却海洋物理-生态耦合模式区域海洋模式系统(ROMS)

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