隨著氣象中短期確定性預報和氣候概率預測能力持續提高,介於兩者之間的10~30天延伸期預報已成為「無縫隙預報」亟待解決的技術難點。在國家重點研發計劃項目「10~30天極端天氣過程可預報性及預報理論與方法研究」的支持下,依託於自然資源部第一海洋研究所的自然資源部海洋環境科學與數值模擬重點實驗室李奎平博士針對10~30天延伸期預報的關鍵預報因子—大氣準雙周振蕩事件開展了深入研究,在其維持與傳播機理方面取得新的科學突破,為提高延伸期預報能力奠定了理論基礎。
圖1 赤道西太平洋準雙周變率維持機理示意圖。a(b)表示對流正(負)異常位於西太平洋,紅(藍)柱表示水汽正(負)異常。當對流正異常位於赤道西太平洋時(圖1a),赤道上伴隨著Walker環流形式的異常運動和偶極子型水汽分布,異常環流的跨度大約40°。在穩定的信風作用下,東側的水汽負異常被不斷向西輸送,並在到達西太平洋時激發對流負異常,促成相反形式的環流異常(圖1b)。由於該區域信風的平均速度大約為5°/天,這意味著西太平洋對流位相轉換需要8天左右,亦即16天完成周期振蕩,這恰與準雙周頻率相吻合。
熱帶西北太平洋是大氣準雙周振蕩的活躍區域,夏季由赤道向北傳播的準雙周振蕩事件對東亞季風、熱帶氣旋和持續性極端天氣事件等具有顯著的調製作用,但準雙周振蕩在西北太平洋的維持機理尚不清晰。該研究首次揭示了西北太平洋準雙周振蕩的維持與赤道水汽動力過程的密切聯繫,並定量評估了海表溫度(SST)導致的潛熱和感熱異常對大氣溼靜力能變化的貢獻,指出海洋的該反饋過程對準雙周振蕩北移的貢獻在20%左右。該成果是對西北太平洋準雙周振蕩維持與傳播機理的新認識,為科學評估和改進數值模式模擬能力提供了重要參考。相關研究成果近期相繼刊發在Journal of Climate和Geophysical Research Letters上,並得到了國家自然科學基金和自然資源部第一海洋研究所束星北青年學者基金資助。
圖2 準雙周振蕩在西北太平洋的演化過程。填充變量為降水異常,等值線為SST異常。準雙周振蕩對流的北移伴隨著SST變化,暖SST異常領先大氣對流1/4周期。
論文連結:
https://journals.ametsoc.org/doi/10.1175/JCLI-D-19-0752.1
https://doi.org/10.1029/2020GL090929
—END—
信息來源: 自然資源部第一海洋研究所
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