不同排放情景下AMO和PDO的响应特征分析

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大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)和太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)是最为重要的年代际信号,对全球变暖的快慢有至关重要的影响,例如2003—2012年全球温度增暖停滞,以及2016年以后全球快速增温,都与这两个信号有密切的关系。而且AMO和PDO对东亚温度和降水的年代际变化有重要影响。基于AMO和PDO的重要性,论文利用观测资料和耦合模式对比计划第五、六阶段(the fifth/sixth phase of the Coupled Model Intercomparison Project,CMIP5/6)模拟结果,讨论两种信号在模式中的模拟能力,以及试图分析未来AMO和PDO的变率变化特征,为AMO和PDO的预测和预估提供参考。通过对比多模式集合发现,在空间模态方面,CMIP5和CMIP6都能模拟出AMO在北大西洋地区的信号,但CMIP6的模拟更好,对于PDO模态而言,都能模拟出在北太平洋地区的信号,而PDO在热带太平洋地区的信号,CMIP6模拟的振幅明显更接近观测。在周期的模拟方面,CMIP5和CMIP6结果相似,都能模拟出AMO存在60~70年的周期,以及PDO存在20、60~70年的双周期。整体而言,CMIP6相比于CMIP5在空间特征模拟方面有一定进步,主要来自对PDO模态热带太平洋地区模拟的改进,但是对于周期的模拟能力,没有明显进步。AMO和PDO的空间模态在不同情景下基本保持一致,AMO的信号主要集中在北大西洋,PDO主要在北太平洋和热带太平洋。对于周期而言,在CMIP5和CMIP6未来不同情景以及1.5℃/2℃增温前后40年下,AMO和PDO都以35~40年以下的周期为主,且变化不大。AMO和PDO的方差贡献率在不同情景下显示出一致性变化,在CMIP5不同情景和1.5℃/2℃增温前后40年中,AMO和PDO模态的方差贡献率在低增温情景(historical、RCP2.6、RCP4.5)下随全球增暖加强而减小,在高增温情景(RCP8.5)下增加,CMIP6中也有相同的结论。就方差贡献率的影响因子而言,AMO和PDO模态方差贡献率的变化受到区域海温振幅影响,而区域海温振幅又受到低频滤波区域海温标准差的影响。低频滤波区域海温标准差在低增温情景下随全球增暖加强而减小,表明能量从低频向高频转变,与方差贡献率在低增温情景下的变化是一致的,高增温情景下方差贡献率的变化具有不确定性和独特性。
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