揭示北大西洋对北太平洋年代际预测的重要影响

2022-07-11212

  近日,Journal of Climate在线发表物理海洋教育部重点实验室最新科研成果“Stronger North Atlantic than Tropical Pacific Effects on North Pacific Decadal Prediction”(《北大西洋对北太平洋年代际预测的影响强于热带太平洋》)。该成果由实验室在读博士研究生吕桢为第一作者,科研博士后杨俊超为通讯作者,实验室林霄沛教授、张钰博士共同合作完成。

  北太平洋的海表温度(sea surface temperature; SST)变化对风暴轴、西风急流和邻近陆地气候有着重要影响,与海洋生态和渔业也密切相关,但其年代际预测仍面临挑战。之前的研究主要关注热带太平洋对北太平洋SST的强迫作用及对其年代际预测的影响,最近的一些研究则指出北大西洋对北太平洋SST的强迫作用也不容忽视,如该团队先前的研究就指出北大西洋多年代际变化是整个太平洋年代际变化的重要预测因子(Yang et al. 2021)。因此,定量评估热带太平洋和北大西洋对北太平洋SST年代际预测的贡献对厘清北太平洋的可预测性与外洋盆强迫的关系十分重要。

  研究团队使用线性反演模式(linear inverse model; LIM)来评估观测资料中的北太平洋SST年代际预测能力,发现其与给定初始化条件的气候模式实验的预测能力相当,证明了LIM的可靠性。随后,采用向观测SST异常松弛的“起搏器”实验分别量化了热带太平洋和北大西洋强迫的北太平洋SST变化,将其从观测中扣除后建立新的LIM进行预测,并与原始LIM比较,从而量化两洋盆各自的贡献。研究发现,北大西洋对北太平洋SST年代际预测的贡献比热带太平洋更强,并具有鲁棒性(图1)。之后的主振荡型分析(principal oscillation pattern; POP)进一步揭示了相关机制:北大西洋通过延长前两个主导POP的衰减时间来调制北太平洋SST的年代际预测;而热带太平洋的作用较弱。

1 北太平洋SST建立的LIMARSP(具有显著预测能力的面积百分比;一种预测水平的度量),基于观测(蓝色)、观测扣除热带太平洋强迫(红色)和观测扣除北大西洋强迫(橙色)。(a)提前2-5年预测和(b)提前6-9年预测。分别展示了两套观测数据和两套模式数据之间四种不同组合的结果及其平均值。

  该研究首次提出了北大西洋强迫对北太平洋SST年代际预测的重要性强于热带太平洋强迫,为提高北太平洋年代际预测水平提供了理论指导。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项目(2020M672138)、青岛市博士后应用研究项目(86200504035)等共同资助完成。

  

相关文献:

1. Lv, Z., J.-C. Yang*, X. Lin, and Y. Zhang, 2022: Stronger North Atlantic than Tropical Pacific Effects on North Pacific Decadal Prediction. Journal of Climate. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-21-0957.1

2. 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