科研进展 | 两类大西洋尼诺不同的可预测性来源

文摘   科学   2024-07-08 07:30   北京  
与太平洋厄尔尼诺类似,赤道中东大西洋海温也会出现周期性增暖的现象,这种现象被称为大西洋尼诺。大西洋尼诺不仅会对热带大西洋及周边国家的天气气候产生显著影响,还会通过大气遥相关影响热带印度洋、太平洋乃至西太平洋–东亚地区的气候变率。深入认识动力气候模式对大西洋尼诺的预测性能,追溯其预报误差来源与可能成因,这对区域气候预测和未来模式改进具有重要意义。
作者基于观测资料和全球21个耦合模式季节预测系统的历史回报与实时预测数据,评估了模式对大西洋尼诺的预测性能;通过多模式间关系分析,探究了大西洋尼诺的可预报性来源,并进一步考察了模式对相关物理过程的模拟性能与误差成因。

结果表明,季节预测模式对大西洋尼诺的预报技巧具有明显的季节依赖性。相较于夏季峰值型大西洋尼诺,模式对冬季峰值型大西洋尼诺具有更高的预报技巧,这与两类大西洋尼诺存在不同的可预报性来源有关(图1)。夏季峰值型大西洋尼诺的预报技巧与安哥拉沿岸海温异常有关,特别是与本格拉尼诺相关的海温异常密切相关(图1a–d)。相比之下,冬季峰值型大西洋尼诺的预报技巧明显受到印度洋偶极子(IOD)和厄尔尼诺–南方涛动(ENSO)的影响(图1e–h)。
图1 (a)–(d)夏季大西洋尼诺指数(ATL3指数)的TCC技巧和海温超前于ATL3指数0到3个月时ATL3–海温相关系数之间的模式间相关性的空间分布,(e)–(h)同(a)–(d),但为冬季ATL3指数。等值线表示95%显著性水平。

进一步分析表明,模式对秋季IOD–冬季大西洋尼诺遥相关的模拟能力受西印度洋气候平均态偏差调制,更温暖的背景平均海温有利于IOD在西印度洋激发更强的对流异常,并通过Gill型罗斯贝波响应在热带南大西洋诱发更强的低层气旋型环流异常(图2);而对春季本格拉–夏季大西洋尼诺遥相关的模拟偏差,则与赤道西大西洋的西风异常以及安哥拉沿岸的北风异常密切相关。

图2 (a)–(d)不同滑动季节强相关模式和弱相关模式集合平均海温(填色)和850hPa风场(矢量)距平与秋季IOD指数(DMI指数)之间回归系数的差值分布图。(e)–(h)同(a)–(d),但为降水距平。对于阴影和矢量,图中只显示了通过90%显著性检验的区域。所用模式资料均为9月起报的预测数据。

该研究由国家气候中心气候研究开放实验室左金清研究员及其硕士研究生刘澳完成,得到国家重点研发计划项目(2021YFA07180002018YFC1506003)、国家自然科学基金项目(4197510242375064U2142211),中国气象能力提升联合研究专项(22NLTSZ002)和中国气象局气候预测重点创新团队(CMA2023ZD03等项目的共同资助。

【引文信息】

Liu A, Zuo J, Tian B, Lu B. 2023. Impact of Indian Ocean Dipole on Atlantic Niño predictive skill[J]. Environmental Research Letters, 18(7): 074015, doi:10.1088/1748-9326/acdc3c.

Liu A, Zuo J, Chen L, Tian B. 2024. Distinct sources of dynamical predictability for two types of Atlantic Niño[J]. Climate Dynamics,  doi:10.1007/s00382-024-07169-3.

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