印度洋次表层温度初始化对ENSO预报的影响
近日,气候变化研究领域顶级学术期刊《气候动力学》在线发表了题为“Effects of 2019 subsurface Indian Ocean initialization on the forecast of the 2020/2021 La Niña event” (Wang et al. 2022) 的文章,该成果由中国科学院海洋研究所袁东亮研究员课题组与南方海洋科学与工程广东实验室(珠海)及自然资源部国家海洋环境预报中心科学家合作完成。
热带太平洋和印度洋通过“大气桥”和“海洋通道”两种作用路径实现物质和能量交换,并通过相互作用影响全球和区域的气候与生态环境变化。厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和印度洋偶极子(IOD)分别为太平洋和印度洋最强的年际信号,具有广泛的气候、生态和社会影响。提高ENSO预报能够更好地识别ENSO多样性,对气候预测有潜在的应用价值,为我国妥善应对全球变化提供有力的科技支撑。
2019年在印度洋发生了有记录以来最强的正位相IOD事件,而同年在太平洋却没有发生厄尔尼诺事件。IRI/CPC是国际上发布实时ENSO预测影响力最为广泛的平台。然而几乎所有的动力、统计模型均无法在2019年12月实现提前一年预报2020/2021拉尼娜事件 (图1)。现有的ENSO预测系统大多强调 “大气桥”的作用,忽略了次表层温度同化引起的“海洋通道”的重要性,我们的研究使用全球耦合的季节气候预报模式,以“大气桥”和“海洋通道”为关键切入点,系统研究了2019年IOD期间印度洋次表层温度同化对太平洋2020/2021年拉尼娜事件实时预报的影响。
图1 IRI/CPC上发布的2019年12月的实时ENSO预测
起搏器试验结果显示,热带印度洋次表层温度初始化能够提前一年成功预测2020/2021年强拉尼娜事件(图2c),证实了“海洋通道”动力学的长期记忆和海-气耦合的放大效应。而热带印度洋海表温度同化实验显示,单靠“大气桥”的作用无法提前预报2020/2021年拉尼娜事件(图2d)。此研究量化了“大气桥”和“海洋通道”的相对贡献,揭示了在一年提前期内印度洋海温次表层同化对ENSO预报的重要性,为提高ENSO预报技巧提供依据。
图2 起搏器实验预报的Niño 3.4 指数.(a)太平洋预报试验;(b)2019年印度洋次表层温度同化的情况下太平洋扰动预报试验; (c)印度洋次表层温度同化预报试验; (d)印度洋海表温度同化预报试验
论文第一作者是海洋所王晶副研究员,海洋所袁东亮研究员和南方海洋科学与工程广东实验室(珠海)张守文副研究员担任共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发专项、青岛海洋科学与技术试点国家实验室“十四五”重大项目及中科院B类先导专项等资助。
论文信息如下:
Wang, J., S. Zhang*, H. Jiang, and D. Yuan* (2022), Effects of 2019 subsurface Indian Ocean initialization on the forecast of the 2020/2021 La Niña event, Climate Dynamics, doi:10.1007/s00382-022-06442-7.
论文链接:
https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-022-06442-7