ENSO对东亚夏季风和沃克环流可预报性的非对称影响

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前人研究表明,ENSO作为太平洋年际尺度最强的海温信号,对于东亚地区天气和气候的影响不可忽视,尤其对于东亚夏季风和沃克环流影响显著,因此探讨ENSO作为外强迫对东亚夏季风和沃克环流可预报性的影响,对于深入了解海气相互作用和气候模式的改进有重要的理论指导和现实意义。  本文首先分析外强迫对Lorenz系统可预报性的影响,发现外强迫的增加会造成系统可预报性的增强。通过非线性局部Lyapunov指数的方法定量的计算出强迫Lorenz系统可预报期限与外强迫的变化关系,结果表明定常外强迫和准周期外强迫都会使得Lorenz系统可预报性发生变化;系统的可预报性随着外强迫强度的增加而变强;系统可预报性对于大小相等但是方向不同的外强迫的响应呈现出非对称性,即正值强迫使得系统可预报性更强,这种非对称响应会随着外强迫的增强变得更为明显。不同类型的强迫影响着初始误差增长的不同阶段,常数强迫对于误差增长的影响主要体现在线性阶段,准周期强迫还影响着非线性阶段的增长情况;当两类外强迫的大小相等时,常数强迫会使得系统的可预报期限更长。  其次,聚焦ENSO的不同位相对东亚夏季风和沃克环流可预报性的影响,揭示出东亚夏季风和沃克环流的可预报性对ENSO的响应存在非对称性。本文使用信噪比方法和非线性局部Lyapunov指数方法,通过定性分析和定量计算两种方式分析出ENSO对东亚夏季风和沃克环流的可预报性有重要贡献,El Ni(n)o发生年的沃克环流可预报性强度要比La Ni(n)a发生年的沃克环流可预报性更强,同时El Ni(n)o发生次年的东亚夏季风的可预报性强度也要比La Ni(n)a作用下的可预报性更强。本文进一步使用CAM模式的敏感性试验进行验证,通过设定太平洋地区海温为El Ni(n)o型和La Ni(n)a型海温强迫,分别驱动大气场并分析东亚夏季风和沃克环流的可预报性响应,同样证明在El Ni(n)o海温场的强迫作用下东亚夏季风和沃克环流的可预报性相对更强。结果表明,东亚夏季风和沃克环流的可预报期限在El Ni(n)o强迫下要比La Ni(n)a强迫下更长,并且可预报性对于ENSO的非对称响应在东亚夏季风中表现更为明显。
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