基于热带-热带外前兆信号ENSO预报动力学建模
发布时间：2021-04-11 12:51
厄尔尼诺–南方涛动（El Ni?o–Southern Oscillation,简称ENSO）主导着热带太平洋从季节到年际的时间尺度气候变化,在全球变暖背景下,引发各种极端气候事件不断出现,给国民经济的进步和社会发展造成极大的影响。因此,成功预测ENSO事件,不仅是大气科学领域的国际前沿问题,也是政府积极应对气候变化的国家重大需求。过去几十年,国内外科研团队在ENSO理论预测方面已经取得了很大的进展,然而现有的ENSO预测模型依旧在春季开始预测或者跨春季预报时,预测技巧不佳。这一ENSO春季预报障碍仍有待解决。更值得注意的是,在2000年后,大多数ENSO预测模型的预测技巧出现明显下降,甚至出现漏报和错报现象,因此改进预测模型来消除或者降低春季可预报障碍是目前ENSO理论预测研究的重中之重。本文针对这一科学问题,从影响ENSO变化的物理动力学机制出发,系统分析了影响春季预报障碍的可能因素,优选热带外海温前兆因子(北太平洋维多利亚模态（Victoria mode,VM）和南太平洋四级子模态（South Pacific quadrapole,SPQ）以及北大西洋海温（Northern Atl...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
赤道太平洋海温示意图：a正常情况海温空间分布图；bElNio情况下海温空间分布
硕士学位论文3分析海表面风场与海表温度（SST）的关系进一步提出信风张弛理论，认为ElNio的形成与信风改变SSTa梯度有关系。不过这些结论在当时并没有得到人们的重视。直到1982/1983年超级ElNio现象（赤道东太平洋SSTa最高峰值超过2.5℃）发生时，因其导致的气候影响造成的巨大灾害和经济损失才引起了人们的重视，从而促进了1985–1994的十年TOGA（TropicalOceanGolobalAtmosphere）计划来系统研究和预测ENSO，这个计划取得相当可观的结果[17-19]。20世纪80年代，出现了跟传统研究的ElNio在形态和气候影响都不一样的新型ElNio形态。传统的ElNio又被称作EasternPacificENSO（EP-ENSO），是指赤道太平洋异常海温增暖区域在东太平洋区域的，随后向西扩张。而新型ElNio（又被称作CentralPacificElNio或ModokiElNio）[20]是指海温增暖区域在中太平洋区域，即日界线附近。两类ElNio的空间特征大不相同，因此在其影响下，全球气候系统的响应也不同。随后针对CP-ENSO的形成动力机制、物理过程、两类ENSO对应的气候效应等方面开展了大量的研究工作。ENSO现象的发生包括我国在内的全球范围内气候、人类社会、经济等产生着重要的影响，特别是当强ENSO事件发生之后，通过遥相关的方式影响全球气候和人类社会[5-9]。ENSO发生时，会在全世界很多范围内引起极端气候事件（比如洪水和干旱等）。以降水为例，秘鲁北部和厄瓜多尔沿岸在ElNio发生时会出现高温暖热，多雨，洪涝等灾害，而在澳大利亚、印度南部、南非等地出现干旱、低温等（图1.2a）。相反，LaNia事件发生时，会导致东南亚海表温度降低，以及海洋大图1.2ElNio事件与LaNia事件发生时，对全球范围内气候影响示意图(https://iri.columbia.edu/)
硕士学位论文11SSTa，导致西太出现西风异常，同时温跃层西浅东深。而由于气旋式风应力的存在，会使得赤道暖水向两极输送。随着时间的演化，温跃层逐渐抬升变浅，导致赤道东太出现负距平，这个负距平值会导致东风异常增强，赤道外暖水向赤道传送，进而完成ENSO位相转变。图2.1充放电振子理论示意图[56]2.2数据和方法2.2.1数据本文所用观测资料时段为1950–2018年，共69年，主要包括以下几部分：（1）海表温度（SeaSurfaceTemperature，SST）资料为英国气象局哈德莱中心的UKMetOfficeHadleyCentreSeaIceandSeaSurfaceTemperature（HadISST）资料，水平分辨率为1°×1°[57]；（2）中国科学院大气物理研究(IAP)所提供的模式数据海洋次表层海温资料，水平分辨率为1°×1°，海温要素在垂直高度从1–2000m共分41层[58]；
【参考文献】：
期刊论文
[1]西太平洋暖池研究综述[J]. 胡石建,胡敦欣. 海洋科学集刊. 2016(00)
[2]近30年ENSO研究进展回顾[J]. 任福民,袁媛,孙丞虎,曹璐. 气象科技进展. 2012(03)
[3]赤道太平洋纬向风和流异常与西太平洋暖池纬向运移[J]. 齐庆华,侯一筠,张启龙. 海洋与湖沼. 2010(03)
[4]西太平洋暖池热状况变化特征及其东传过程[J]. 陈锦年,王宏娜. 海洋与湖沼. 2009(06)
[5]热带印度洋偶极子与ENSO事件关系的年代际变化[J]. 袁媛,李崇银. 科学通报. 2008(12)
[6]中国南方雨雪冰冻异常天气原因的分析[J]. 李崇银,杨辉,顾薇. 气候与环境研究. 2008(02)
[7]印度洋-太平洋暖池的变异研究[J]. 杨宇星,黄菲,王东晓. 海洋与湖沼. 2007(04)
[8]西太平洋暖池海温对华南前汛期降水影响的数值试验[J]. 陈艺敏,钱永甫. 热带气象学报. 2005(01)
[9]西太平洋暖池表层暖水的纬向运移[J]. 张启龙,翁学传,侯一筠,程明华,颜廷壮. 海洋学报(中文版). 2004(01)
[10]ENSO动力学与预测[J]. 张人禾,周广庆,巢纪平. 大气科学. 2003(04)
本文编号：3131288
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
赤道太平洋海温示意图：a正常情况海温空间分布图；bElNio情况下海温空间分布
硕士学位论文3分析海表面风场与海表温度（SST）的关系进一步提出信风张弛理论，认为ElNio的形成与信风改变SSTa梯度有关系。不过这些结论在当时并没有得到人们的重视。直到1982/1983年超级ElNio现象（赤道东太平洋SSTa最高峰值超过2.5℃）发生时，因其导致的气候影响造成的巨大灾害和经济损失才引起了人们的重视，从而促进了1985–1994的十年TOGA（TropicalOceanGolobalAtmosphere）计划来系统研究和预测ENSO，这个计划取得相当可观的结果[17-19]。20世纪80年代，出现了跟传统研究的ElNio在形态和气候影响都不一样的新型ElNio形态。传统的ElNio又被称作EasternPacificENSO（EP-ENSO），是指赤道太平洋异常海温增暖区域在东太平洋区域的，随后向西扩张。而新型ElNio（又被称作CentralPacificElNio或ModokiElNio）[20]是指海温增暖区域在中太平洋区域，即日界线附近。两类ElNio的空间特征大不相同，因此在其影响下，全球气候系统的响应也不同。随后针对CP-ENSO的形成动力机制、物理过程、两类ENSO对应的气候效应等方面开展了大量的研究工作。ENSO现象的发生包括我国在内的全球范围内气候、人类社会、经济等产生着重要的影响，特别是当强ENSO事件发生之后，通过遥相关的方式影响全球气候和人类社会[5-9]。ENSO发生时，会在全世界很多范围内引起极端气候事件（比如洪水和干旱等）。以降水为例，秘鲁北部和厄瓜多尔沿岸在ElNio发生时会出现高温暖热，多雨，洪涝等灾害，而在澳大利亚、印度南部、南非等地出现干旱、低温等（图1.2a）。相反，LaNia事件发生时，会导致东南亚海表温度降低，以及海洋大图1.2ElNio事件与LaNia事件发生时，对全球范围内气候影响示意图(https://iri.columbia.edu/)
硕士学位论文11SSTa，导致西太出现西风异常，同时温跃层西浅东深。而由于气旋式风应力的存在，会使得赤道暖水向两极输送。随着时间的演化，温跃层逐渐抬升变浅，导致赤道东太出现负距平，这个负距平值会导致东风异常增强，赤道外暖水向赤道传送，进而完成ENSO位相转变。图2.1充放电振子理论示意图[56]2.2数据和方法2.2.1数据本文所用观测资料时段为1950–2018年，共69年，主要包括以下几部分：（1）海表温度（SeaSurfaceTemperature，SST）资料为英国气象局哈德莱中心的UKMetOfficeHadleyCentreSeaIceandSeaSurfaceTemperature（HadISST）资料，水平分辨率为1°×1°[57]；（2）中国科学院大气物理研究(IAP)所提供的模式数据海洋次表层海温资料，水平分辨率为1°×1°，海温要素在垂直高度从1–2000m共分41层[58]；
【参考文献】：
期刊论文
[1]西太平洋暖池研究综述[J]. 胡石建,胡敦欣. 海洋科学集刊. 2016(00)
[2]近30年ENSO研究进展回顾[J]. 任福民,袁媛,孙丞虎,曹璐. 气象科技进展. 2012(03)
[3]赤道太平洋纬向风和流异常与西太平洋暖池纬向运移[J]. 齐庆华,侯一筠,张启龙. 海洋与湖沼. 2010(03)
[4]西太平洋暖池热状况变化特征及其东传过程[J]. 陈锦年,王宏娜. 海洋与湖沼. 2009(06)
[5]热带印度洋偶极子与ENSO事件关系的年代际变化[J]. 袁媛,李崇银. 科学通报. 2008(12)
[6]中国南方雨雪冰冻异常天气原因的分析[J]. 李崇银,杨辉,顾薇. 气候与环境研究. 2008(02)
[7]印度洋-太平洋暖池的变异研究[J]. 杨宇星,黄菲,王东晓. 海洋与湖沼. 2007(04)
[8]西太平洋暖池海温对华南前汛期降水影响的数值试验[J]. 陈艺敏,钱永甫. 热带气象学报. 2005(01)
[9]西太平洋暖池表层暖水的纬向运移[J]. 张启龙,翁学传,侯一筠,程明华,颜廷壮. 海洋学报(中文版). 2004(01)
[10]ENSO动力学与预测[J]. 张人禾,周广庆,巢纪平. 大气科学. 2003(04)
本文编号：3131288
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