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《中国气象科学研究院》 2012年
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BCC-CSM1.1年代际预测试验对温度的模拟评估

高峰  
【摘要】:年代际气候预测试验,作为一种新的气候模式预测方法,逐渐成为人们关注的热点。该试验方法与传统气候模式试验方法的区别是,模式的初始状态通过恢复方法或同化方法充分考虑海洋观测资料的影响。第五次耦合模式国际比较计划(CMIP5)将10-30年尺度的年代际预测试验列为试验的内容之一。但目前国内有关年代际气候预测方法的研究尚少。本论文利用国家气候中心参与CMIP5的BCC_CSM1.1年代际试验结果,重点评估该模式年代际试验对10年尺度全球及区域表面温度的预测能力,并通过与20世纪历史气候模拟试验的对比分析,研究模式模拟对海洋初始观测状态的依赖程度;进一步评估了该模式年代际预测试验对ENSO事件的模拟能力及其对未来ENSO事件的预估,分析对试验数据的订正能否提高区域预报技巧。分析结果表明: 1.年代际预测试验在有海洋初始化的条件下,可以明显减小BCC_CSM1.1模式模拟的全球升温趋势,使得年代际试验比传统试验方法的模拟结果更接近观测值。这一特点在观测资料相对丰富的南北纬50°以内地区更为显著。由于在年代际试验预测前期,采用Nudging方法使模式模拟向SODA再分析海洋温度资料恢复,所以模式预测的南北纬50°范围内海洋、陆面的平均地表气温在第1年最接近于观测值,在之后的2~7年地表气温逐渐从观测海表面温度(SST)状态恢复到模式系统本身状态。 2.在区域尺度的地表温度模拟上,有、无海洋初始同化对预测结果影响不大。从对10年平均气候异常的模拟结果来看,年代际预测试验的高预测技巧区主要分布在南半球印度洋中高纬度、热带西太平洋以及热带大西洋区域。进一步分析表明,年代际预测试验中SST的模拟与下垫面热通量密切相关。在热带和副热带海洋区域,长波辐射和感热通量是对10年时间尺度SST变化影响较大的物理量,在中高纬度海洋,SST变化主要受潜热通量的影响。 3.对模式预测的SST进行全球范围逐点订正,有助于提高对海温的预报技巧。全球范围内模式网格点预测的SST30年月平均时间序列和对应观测值的相关分析表明,高可预报区对于模式初始化时间具有一定依赖性。在1985年以前起报的预测试验对热带西太平洋的预报技巧相对较高,但1985年、1990年、1995年起报的三组预测试验中对热带中东太平洋的预报技巧较高。当对预测SST结果进行订正后,可明显提高全球大部分海洋的SST预报技巧,尤其是在热带中东太平洋区域。 4.模式对ENSO的直接预测能力较弱,经订正后的预测SST对ENSO空间模态和周期变化得到了明显的改进。通过对Nino3.4指数进行小波分析表明,模式年代际预测试验能够抓住与观测接近的显著周期特征,但模拟的振幅强度偏弱,ENSO准2年的周期变化过于偏强。通过对预测的SST进行订正后,更能突出ENSO的准4年周期。订正后的Nino3.4区的SST指数与全球订正后的SST空间相关分布与观测分布更加接近。10组年代际试验的集合预测1961-2007年Nino3.4指数与观测值的同期相关可达0.44,根据预测,在未来2012~2013,2017~2018,2023年份将可能出现El Nino事件。
【学位授予单位】:中国气象科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P423

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