《大洋环流和海气相互作用的数值模拟》
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《大洋环流和海气相互作用的数值模拟》. 第九讲 中高纬度海气相互作用. 中国科学院大气物理研究所 LASG Dec 15 2006. 周天军 E-mail: zhoutj@lasg.iap.ac.cn. http://web.lasg.ac.cn/staff/ztj/index_c.htm. 本讲关注的科学问题. 中高纬度与热带海气相互作用的不同 中高纬度大气对海洋的强迫作用以及海洋的弱反馈 热带海洋影响热带外海洋变化的 “ 大气桥梁 ” 亚澳季风区的海气相互作用. 热带海气相互作用 和 热带外海气相互作用 是 两个独立的问题吗?.

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Presentation Transcript
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《大洋环流和海气相互作用的数值模拟》

第九讲 中高纬度海气相互作用

中国科学院大气物理研究所LASG

Dec 15 2006

周天军

E-mail: zhoutj@lasg.iap.ac.cn

http://web.lasg.ac.cn/staff/ztj/index_c.htm


3345302

本讲关注的科学问题

中高纬度与热带海气相互作用的不同

中高纬度大气对海洋的强迫作用以及海洋的弱反馈

热带海洋影响热带外海洋变化的“大气桥梁”

亚澳季风区的海气相互作用


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热带海气相互作用和热带外海气相互作用是两个独立的问题吗?



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热带海洋通过遥相关型影响热带外大气

Trenberth, K. E. ; Branstator, G. W. ; Karoly, D. ; Kumar, A. ; Lau, N.-C. ; Ropelewski, C. 1998,Progress during TOGA in understanding and modeling global teleconnections associated with tropical sea surface temperatures, J. Geophys. Res. Vol. 103 , No. C7 , p. 14,291 (97JC01444)


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  • 赤道中东太平洋强劲的年际变率信号El Nino事件,能够通过引发热带外大气环流的变化,进一步影响热带外海温的变化,从而构成联接热带与热带外大洋年际变化的“大气桥梁”。

  • “大气桥梁”的发生,是通过Hadley环流、Walker环流、Rossby波、以及准定常流与“storm track”的相互作用实现的。如果说在ENSO事件的发生和发展过程中,“局地”海气相互作用起了非常重要的作用的话,则可以认为“大气桥”强调的是遥相关。

(After Lau N. G.)


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CORRELATION: SST(FMA) vs NINO INDEX (NDJ)

OBSERVATION

(Alexander et al. 2002, J.Clim., Fig.2)


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The Atmospheric Bridge

(From Gabriel Lau)


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Experiment Design

SST

Predicted by

Mixed Layer Model

SST

Anomaly

Prescribed

SST

Climatology

Prescribed

1950

1999

Total of 16 realizations

GFDL R30 14-Layer GCM

Prescribed SST in

Deep Tropical Central / Eastern

Pacific

Two-way coupling

with a variable-depth

ocean mixed-layer elsewhere

(From Gabriel Lau)


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CORRELATION: SST(FMA) vs NINO INDEX(NDJ)

MODEL

OBSERVATION

(Alexander et al. 2002, J.Clim., Fig.2)

(Alexander et al. 2002, J.Clim., Fig.3)


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Alexander et al. 2002, J.Clim


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观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随El Nino出现的海温变化,通过模式试验可以再现;

由于模式中的SST强迫源只加在热带,赤道中东太平洋以外区域的海温变化,只能来自通过“大气桥梁”的热带强迫。


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North Pacific 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随


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OBSERVATION 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随

Regression: 200 mb Height vs NINO3

DJF


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Jan-Feb(1) 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随

(From Gabriel Lau)


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Indo-Western Pacific 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随


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(From Gabriel Lau) 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随


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气候系统模式的结果 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随


Sst el nino
耦合模式北太平洋 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随SST对El Nino的响应

N Pac

Nino 3

(Zhou et al. 2002, Advances in Atmospheric Sciences,19, 1127-1147).


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耦合模式 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随Nino指数与北太平洋海温超前滞后关系

N Pac leads

Nino3 leads

(Zhou et al. 2002, Advances in Atmospheric Sciences,19, 1127-1147).


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周天军、俞永强、宇如聪、张学洪、李肇新, 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随2004,印度洋对ENSO事件的响应:观测与模拟,大气科学,28(3),357-373.


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(From Gabriel Lau) 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随


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(From Gabriel Lau) 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随


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CORRELATION: 200 mb [Z] vs NINO3.4 in Jan(1) 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随

(From Gabriel Lau)


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总 结 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随

赤道中太平洋的冬季平均海温,与随后的春季海温,在印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋,都存在着显著的相关,这意味着这些区域的海温变化,通过“大气桥梁”,受到来自热带太平洋的强迫影响。


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围绕着联系热带太平洋和其它大洋气候变率的 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随“大气桥梁”,来自观测和模拟上研究,主要有以下结论:

  • 赤道太平洋的SST距平与北太平洋、热带北大西洋、印度洋的海温变化,在北半球冬春季节存在显著联系。

  • 与ENSO相关联的SST距平,在夏季的西北太平洋、秋季的印度洋,同样很强劲。

  • “大气桥”驱动SST距平的主要途径,是表面热通量的变化,但是在北太平洋中部,Ekman输送在产生SST距平中的作用,同样不容忽视,尽管具体过程还不是很清楚。

  • 大气桥对热带外海洋的影响,不仅仅局限在年际尺度上的SST变化,它还影响到混合层的厚度、盐度、上层海洋的季节变化,以及北太平洋SST的低频变率。


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关于“大气桥”的总结 观测中印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋伴随

  • 热带和中高纬纬度的海气相互作用,并非彼此孤立;

  • 热带太平洋,能够通过“大气桥梁”,影响到热带外大洋的海温变化;

  • 赤道中太平洋的冬季平均海温,通过“大气桥”,影响到随后的春季印度洋、热带大西洋、热带外北太平洋和南太平洋海温;

  • “大气桥”驱动SST距平的主要途径,是表面热通量的变化。近年还有工作强调海洋通道的作用。

(本讲总结之四)


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