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

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

2、rical)模擬ENSO現(xiàn)象以及熱帶太平洋基本狀態(tài)的能力，進而通過上層海洋熱收支手段對模式中厄爾尼諾(El Ni(n)o)和拉尼娜(La Ni(n)a)現(xiàn)象分別進行了分析，以探究ENSO演變過程中海洋熱力學、動力學以及海氣耦合的作用。
　　與觀測對比分析表明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、風場、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，信風強度偏弱，ENS

3、O周期的不規(guī)則性較弱，振幅偏強，厄爾尼諾事件出現(xiàn)東傳的特性，ENSO到達盛期的時間也出現(xiàn)偏差。
　　本文研究表明，緯向、經(jīng)向、垂向的熱量輸運和海表面熱通量都對ENSO的發(fā)展和消亡過程有著突出貢獻:FIO-ESM模擬結果中，異常緯向流和平均垂向流導致的熱量輸運(緯向平流反饋與溫躍層反饋)引導著ENSO的成長與衰退，控制ENSO的整個演變過程;由異常垂向流與平均經(jīng)向流導致的熱量輸運使ENSO時期異常的海溫得到進一步增強，影響著ENSO

4、的強度;海表面熱通量與SST異常反位相，對ENSO的成長起著反作用。
　　對上層海洋熱收支的進一步分析表明，對赤道太平洋地區(qū)海表面平均風場、溫度場的模擬偏差會影響到ENSO發(fā)生時上層海洋溫度場、流場的分布，進而導致模式對緯向、經(jīng)向、垂向熱量輸運的模擬出現(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)強烈的西風異常。模式對西風異常的模擬偏差增強了溫躍層反饋的作用，會加劇ENSO的振蕩幅度，減弱其周期的不規(guī)