【摘 要】
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北极涛动(AO)对欧亚冬季气候以及极端天气事件有重要影响,也是反映气候变化的强信号。耦合模式是描述气候系统的客观工具。目前如何提高模式年代际试验对AO的预测能力仍是一个难题。本文基于观测资料、9个CMIP5模式逐年起报的年代际预测试验和BCC_CSM1.1模式历史试验的结果,探究了年代际试验对AO的预报能力,研究了预报的统计订正方法和误差来源。主要结论如下:(1)BCC_CSM1.1模式年代际试验
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北极涛动(AO)对欧亚冬季气候以及极端天气事件有重要影响,也是反映气候变化的强信号。耦合模式是描述气候系统的客观工具。目前如何提高模式年代际试验对AO的预测能力仍是一个难题。本文基于观测资料、9个CMIP5模式逐年起报的年代际预测试验和BCC_CSM1.1模式历史试验的结果,探究了年代际试验对AO的预报能力,研究了预报的统计订正方法和误差来源。主要结论如下:(1)BCC_CSM1.1模式年代际试验模拟的AO模态与观测的空间相关系数高于历史试验。与历史试验相比,年代际预测试验回报月和冬季AO指数与观测的相关系数更高,特别是年代际试验与观测的月AO指数相关系数达到了0.1的显著性水平。年代际试验回报月AO指数的变化周期更接近观测结果。因此,年代际试验中初始状态使用海温资料进行初始化,在一定程度上可以提高AO的回报能力。(2)在提前1-9年和4年平均预测时效中,9个CMIP5模式年代际试验提前1年回报的冬季AO模态和变率最接近观测结果。其中,GFDL-CM2.1、EC-Earth和GEOS-5模式提前1年对冬季AO特性的刻画能力较高。(3)模式提前1年对AO正距平中心的回报技巧,与模式再现关键区的秋季海温(海冰)及其与冬季AO的联系的能力密切相关。模拟的平流层和对流层的耦合作用比观测结果弱,导致模式低估了AO的北极中心强度。另外,提前1年预测冬季AO模态活动中心的偏差,与AO相关的风暴轴异常偏差一致,也受冬季风暴轴气候态的预测能力影响。模式能合理再现观测的冬季AO模态,可以归因于模式能抓住天气尺度涡旋活动对AO的正反馈。为此,在未来的年代际预测试验中,可通过改进海温(海冰)、平流层环流和风暴轴活动的预测能力,进一步提高模式对AO的预测技巧。(4)模式年代际试验回报的AO与观测结果存在一定的偏差。采用去除北太平洋模态(NPM)和多元线性回归方法订正冬季AO模态各有优势,前者主要纠正AO北太平洋中心的偏差,后者能综合改进AO三个中心的预测。
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