《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 周天军

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1 E-mail: zhoutj@lasg.iap.ac.cn
《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 周天军 Occurrence = 698; fatalities=10,570, 中国科学院大气物理研究所LASG Dec

2 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

3 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？
Occurrence = 698; fatalities=10,570,

4 热带海洋影响热带外海洋变化的“大气桥梁”

5 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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7 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.)

8 CORRELATION: SST(FMA) vs NINO INDEX (NDJ)
OBSERVATION (Alexander et al. 2002, J.Clim., Fig.2)

9 The Atmospheric Bridge
(From Gabriel Lau)

10 Experiment Design GFDL R30 14-Layer GCM Total of 16 realizations 1950
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)

11 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)

12 Alexander et al. 2002, J.Clim

13 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。

14 North Pacific

15 Regression: 200 mb Height vs NINO3
OBSERVATION Regression: 200 mb Height vs NINO3 DJF

16 Jan-Feb(1) FIG.1. Regression coefficients of bimonthly averages of SST in the North Pacific vs. the standard­ized NINO3 SST index for January-February. Results based on North Pacific data for November-December (at a two-month lead), January-February (simultaneous) and March-April (at a two-month lag) are displayed in the top, middle and bottom rows, respectively. Left panels show patterns based on four-run ensemble averages of the SST field simulated in TOGA-ML. Right panels show the corresponding observations. Units: C. (From Gabriel Lau)

17 Indo-Western Pacific

18 (From Gabriel Lau)

19 气候系统模式的结果

20 耦合模式北太平洋SST对El Nino的响应
N Pac Nino 3 (Zhou et al. 2002, Advances in Atmospheric Sciences，19, ).

21 耦合模式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, ).

22 周天军、俞永强、宇如聪、张学洪、李肇新，2004，印度洋对ENSO事件的响应：观测与模拟，大气科学，28(3)，357-373.

23 强调“大气桥”不排斥海洋反馈 热带外海洋的反馈作用的确存在

24 (From Gabriel Lau)

25 (From Gabriel Lau)

26 CORRELATION: 200 mb [Z] vs NINO3.4 in Jan(1)
(From Gabriel Lau)

27 总 结 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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29 围绕着联系热带太平洋和其它大洋气候变率的“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。

30 关于“大气桥”的总结 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）