地球系統(tǒng)模式FIO-ESM對(duì)ENSO現(xiàn)象模擬能力的評(píng)估與分析.pdf

1、厄爾尼諾-南方濤動(dòng)(ENSO)是全球最顯著的年際海氣耦合現(xiàn)象，對(duì)全球的天氣與氣候都有著重要的影響。當(dāng)前海氣耦合數(shù)值模式已經(jīng)成為ENSO模擬與預(yù)測(cè)的重要工具，然而對(duì)參與最近的CMIP5(Coupled Model IntercomparisonProject Phase5)的多模式模擬結(jié)果分析表明海氣耦合模式對(duì)ENSO的模擬仍存在較大的偏差。本文首先與觀測(cè)對(duì)比評(píng)估了國(guó)家海洋局第一海洋研究所地球系統(tǒng)模式(FIO-ESM)歷史實(shí)驗(yàn)(Histo

2、rical)模擬ENSO現(xiàn)象以及熱帶太平洋基本狀態(tài)的能力，進(jìn)而通過(guò)上層海洋熱收支手段對(duì)模式中厄爾尼諾(El Ni(n)o)和拉尼娜(La Ni(n)a)現(xiàn)象分別進(jìn)行了分析，以探究ENSO演變過(guò)程中海洋熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及海氣耦合的作用。
　　與觀測(cè)對(duì)比分析表明FIO-ESM模式能夠較好地模擬出ENSO期間熱帶太平洋海表面溫度、風(fēng)場(chǎng)、降水變化的基本特征，但仍存在一些模擬偏差，如模擬的熱帶東太平洋平均海表面溫度偏高，信風(fēng)強(qiáng)度偏弱，ENS

3、O周期的不規(guī)則性較弱，振幅偏強(qiáng)，厄爾尼諾事件出現(xiàn)東傳的特性，ENSO到達(dá)盛期的時(shí)間也出現(xiàn)偏差。
　　本文研究表明，緯向、經(jīng)向、垂向的熱量輸運(yùn)和海表面熱通量都對(duì)ENSO的發(fā)展和消亡過(guò)程有著突出貢獻(xiàn):FIO-ESM模擬結(jié)果中，異常緯向流和平均垂向流導(dǎo)致的熱量輸運(yùn)(緯向平流反饋與溫躍層反饋)引導(dǎo)著ENSO的成長(zhǎng)與衰退，控制ENSO的整個(gè)演變過(guò)程;由異常垂向流與平均經(jīng)向流導(dǎo)致的熱量輸運(yùn)使ENSO時(shí)期異常的海溫得到進(jìn)一步增強(qiáng)，影響著ENSO

4、的強(qiáng)度;海表面熱通量與SST異常反位相，對(duì)ENSO的成長(zhǎng)起著反作用。
　　對(duì)上層海洋熱收支的進(jìn)一步分析表明，對(duì)赤道太平洋地區(qū)海表面平均風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)的模擬偏差會(huì)影響到ENSO發(fā)生時(shí)上層海洋溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的分布，進(jìn)而導(dǎo)致模式對(duì)緯向、經(jīng)向、垂向熱量輸運(yùn)的模擬出現(xiàn)偏差。FIO-ESM模式模擬熱帶東太平洋平均SST偏高，在厄爾尼諾期間引發(fā)強(qiáng)烈的西風(fēng)異常。模式對(duì)西風(fēng)異常的模擬偏差增強(qiáng)了溫躍層反饋的作用，會(huì)加劇ENSO的振蕩幅度，減弱其周期的不規(guī)