年代際氣候預測的困難之一與氣候系統多年代際變率(MDV,即20年以上的準周期波動)有關。現行海氣耦合模式對氣候系統MDV的模擬還十分欠缺,因此利用預報技巧較高的海溫場異常信息來強迫大氣模式進行區域氣候預測的所謂“兩步法”,是學界嘗試發展的一種替代方法。然而,即使知道了海溫異常,其在多大程度上能主導大陸氣候的多年代際變化,尚缺乏系統的定量評估。
中國科學院大氣物理研究所高力浩博士、嚴中偉研究員和美國NOAA的Dr.Quan合作,就此開展了研究。他們基于觀測分析估算大陸各地氣溫長期變率中的MDV貢獻率普遍可達30-40%,由此量化了MDV在年代際氣溫預測中的重要性;進而通過多模式模擬分析發現,用觀測的海溫變化強迫大氣模式,能模擬出大陸區域氣溫MDV的基本格局,模擬的大陸氣溫MDV的兩個最主要的變率分量與觀測分析結果相似,分別體現了著名的大西洋多年代際濤動(AMO)和太平洋年代際濤動(PDO)對大陸氣溫的影響形式(如圖)。研究還表明,某些大陸區域(如中國東部和北美南部)受海溫變化影響程度甚于其他區域。這意味著“兩步法”對這些區域的預測效果可能好于其他區域。這些結果對于定量認識大洋濤動對陸區氣候影響以及發展區域年代際氣候預測方法,提供了新參考。
論文信息: Gao L. H., Z. W. Yan, X. W. Quan, 2015: Observed and SST-forced Multidecadal Variability in Global Land Surface Air Temperature. Climate Dynamics,44(1) 359-369. doi: 10.1007/s00382-014-2121-9.
圖1:觀測(紅)和模擬(綠)大陸氣溫MDV的第一(左)和第二(右)主成分時間序列,對比觀測的AMO和PDO指數的MDV分量(黑)
圖2:觀測(左)和模擬(右)的大陸氣溫MDV的第一(上)和第二(下)主成分空間分布
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