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热带太平洋年代际变化及IPCC多模式比较

江蓓洁  
【摘要】:全球变暖和气候异常正深刻影响着人类社会的发展,年代际尺度的低频气候变化非常重要,它可能导致局地的低频气候变异甚至气候灾害。太平洋年代际变化的机制目前理论众多,有些观点之间甚至是互相矛盾的,至今尚未达成统一的认识。通过数据分析正确和详细的认识基本的太平洋海温年代际的特征,及与其相关的温跃层、混合层的年代际特征,将为年代际机制研究的实验模式提供良好的基础。此外,迄今为止,参加IPCC报告的模式已多达24个,为我们的研究提供了宝贵的数据资源。运用多模式比较方法评估IPCC模式,研究相关变量的可预报性,将为提高海洋和气候预报水平提供科学依据。模式比较的本身也将为当今模式的更优参数化方案提供新的思路。本文通过SODA、NCEP、IPCC模式输出等数据分析了以上问题,主要结论如下: (1)太平洋海水温度在466m层次以上均存在年代际变化;表层海水年代际活跃区应该在赤道东太平洋偏南区域及西太平洋海域;从表层往下,海温距平的变化幅度均由浅至深显示出“小-大-小”的特点,而线性变化由浅至深均显示为“升-降-升”的趋势。赤道附近太平洋区域的次表层海水温度年代际变化与表层和深层不同,并且年代际变化大的空间层次均与温跃层对应; (2)温跃层深度、混合层深度均存在年代际变化,温跃层深度的突变时间与海水表层、次表层温度的突变时间均在20世纪70年代末;混合层深度的突变时间与温跃层深度相比有所提前,为1969年前后;混合层、温跃层深度的年代际变化除在西太平洋暖池东侧区域为负相关外,其它区域均有很好的正相关性; (3)热带太平洋的年代际变化可能通过大气桥及热带海洋自身调节进行:首先热带西太平洋次表层水温与PDO指数存在时滞相关,在海水温度滞后PDO指数4个月时达到最大相关;而海洋自身调节的机制可能为:首先赤道东太平洋偏北(约10°N~12°N)70m层次汇集了异常冷水,此异常冷水由于受到温跃层10°N附近“山脊”的阻挡无法向南传播,而是沿10°N逐渐向西传播,整个温跃层由于东西太平洋的温度梯度强烈差异呈现的是西深东浅形态,西太平洋暖池汇集了暖水;之后由于受风场影响,东太平洋混合层加深,温跃层坡度减弱,逐渐东倾,暖水向东输运,此时冷水信号也到达了西太平洋,冷水信号由于温跃层特殊的阻挡作用是沿着温跃层向东流动的,冷水在下,暖水在上,于是东太平洋表层出现暖水异常,而70m层即温跃层所在深度显现出冷水异常;之后再次受到风场影响,太平洋西部混合层变厚,温跃层再次西倾,此时东太平洋表层积蓄的暖水、70m层积蓄的冷水尚未释放完,同时受到抬升的温跃层挤压,表层继续变暖,70m层继续变冷,而此时赤道东太平洋10°N~12°N的冷水信号尚未传到,太平洋西部暖池附近又开始升温,等到下一次冷水异常信号来临时将再次转变位相; (4)IPCC模式对SST气候态分布模拟要好于对温跃层深度的气候态模拟,其中对西太平洋SST的模拟要好于对东太平洋SST分布的模拟,而对北温跃层深度的气候态模拟要好于南温跃层;IPCC对SST年代际变率的模拟同样也好于对温跃层深度的年代际模拟,并且与气候态类似,对西太平洋SST的模拟要好于对东太平洋SST分布的模拟、对北温跃层深度年代际的模拟要好于对南温跃层年代际的模拟;二十三个模式对东太平洋冷舌的模拟好坏可能与模式东太平洋SST在年际尺度模拟的好坏有关;对北温跃层垂直分布模拟过于松散,可能导致北温跃层深度模拟过深; (6)没有任何模式可以对所有物理变量的模拟表现都好,相对于各个变量而言,对某一变量模拟的好坏也并不与其模式分辨率高低成正比。


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