揭示热带北大西洋导致热带太平洋多年预测的模式间差异

2022-07-2310

  近日,Geophysical Research Letters在线发表了物理海洋教育部重点实验室最新科研成果“Inter-Model Spread of North Tropical Atlantic Trans-Basin Effect Substantially Biases Tropical Pacific Sea Surface Temperature Multiyear Prediction”(《热带北大西洋跨洋盆作用的模式间差异显著导致热带太平洋海表温度多年预测的误差》)。该成果由实验室博士后杨俊超为第一作者兼通讯作者,实验室博士研究生吕桢、博士后张钰、林霄沛教授等共同合作完成。

  热带太平洋是全球气候的起搏器,对全球温度、降水和极端天气事件都有重要的调制作用,具有广泛的经济、社会影响。研究团队先前的研究成果(Yang et al. 2020)指出全球平均表面温度十年趋势的可预测性主要取决于热带太平洋,强调了热带太平洋海表温度多年预测的重要性。大量模式研究表明,无论是在年际还是年代际尺度上,热带太平洋的海表温度变化及预测都会受到热带北大西洋的影响。然而相关的模式误差广泛存在,这些误差如何干扰这一跨洋盆作用从而影响热带太平洋多年预测是当前气候预测领域的前沿问题。

  为了回答这一科学问题,研究团队首先将常用预测工具线性反演模式(linear inverse model)运用在观测和CMIP6模式数据中,通过两洋盆耦合和解耦合实验证明了热带北大西洋对热带太平洋的多年预测确实有很大影响,这一影响可能主要由北大西洋多年代际振荡(AMO)对太平洋年代际振荡(IPO)的调制所引起(如:Yang et al. 2021)。同时,研究团队也发现模式对这一跨洋盆作用的模拟存在巨大的模式间差异,这一差异进一步导致了热带太平洋多年预测的模式间差异,并能解释约30%的模式间差异(如图)。

图:热带太平洋1-3年预测中热带北大西洋对模式间差异的影响。(a-c)热带北大西洋-热带太平洋跨洋盆作用最强和最弱的十个模式合成的预测能力差异。(d-f)各空间点上预测能力的模式间差异和跨洋盆作用强度模式间差异的相关。(g-i)跨洋盆作用强度和热带太平洋平均预测能力的散点图和拟合线。

  上述研究表明,提升热带北大西洋跨洋盆作用的模拟可以提高热带太平洋及其全球气候影响的多年预测能力,对未来模式发展具有一定的参考价值。研究成果由国家自然科学基金项目(4210501992058203)、杰出青年基金项目(41925025)、中国博士后科学基金面上资助(2020M672138)、青岛市博士后应用研究项目86200504035)等共同资助完成。

  

引用:

Yang J.-C.*, Z. Lv, I. Richter, Y. Zhang, and X. Lin, 2022: Inter-Model Spread of North Tropical Atlantic Trans-Basin Effect Substantially Biases Tropical Pacific Sea Surface Temperature Multiyear Prediction. Geophysical Research Letters, e2022GL098620. https://doi.org/10.1029/2022GL098620.

相关文献:

Yang J.-C., X. Lin*, S.-P. Xie, Y. Zhang, Y. Kosaka, and Z. Li, 2020: Synchronized tropical Pacific and extratropical variability during the past three decades. Nature Climate Change, 10(5), 422-427. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0753-9.

Yang J.-C.*, Y. Zhang, X. Lin*, and P. Chang, 2021: Optimal Growth of IPV Lags AMV Modulations by up to a Decade. Geophysical Research Letters, 48(24), e2021GL096654. https://doi.org/10.1029/2021GL096654.