土壤湿度年际异常对气候潜在可预报性的影响

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本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)的全球大气环流模式CAM3.1(Community Atmosphere Model V3.1),针对土壤湿度年际变化对短期气候潜在可预报性的影响问题,设计了两组不同的数值试验:1、控制试验A,土壤湿度具有年际变化:2、敏感试验AWA,整层土壤湿度的年际变化均被移去,为气候态。通过信噪比等方法对比分析试验结果,探讨土壤湿度对短期气候潜在可预报性的可能影响。主要结论如下: (1) NCAR CAM3.1模式能够很好的模拟出全球气候潜在可预报性的基本分布特征:各气象要素春、夏季潜在可预报性的大值区以带状分布在热带地区,春季主要集中在南半球,夏季则主要位于北半球;就全球陆地表面而言,夏季的潜在可预报性好于春季,500hPa高度场的可预报性好于气温和降水。模式能够很好的模拟出北美春季、欧亚大陆夏季气候的潜在可预报性,模式对气温潜在可预报性的模拟好于降水。此外,模式对ENSO年气候潜在可预报性的模拟好于非ENSO年,北美春季、欧亚大陆夏季表现明显。 (2)模式模拟的气候年际变率及其潜在可预报性对土壤湿度异常十分敏感。当模式考虑土壤湿度年际变化时:模式模拟的欧亚大陆夏季气温及北美春季气温的年际变率较气候态土壤湿度条件下模拟的变率大,对降水变率的改变存在区域差异;蒙古高原及其以东地区的夏季、北美春季气候潜在可预报性较气候态土壤湿度条件下模拟的潜在可预报性有所提高,北美春季较欧亚大陆夏季显著。此外,欧亚大陆夏季、北美春季气候的年际变率在ENSO年大于非ENSO年。而考虑土壤湿度年际变化时:欧亚大陆中部ENSO年夏季以及北美地区ENSO年春季气候的潜在可预报性得到显著提高,土壤湿度年际变化增强了ENSO事件对该区气候预测的信号,而降低非ENSO年的可预报性。 (3)欧亚大陆中部/美国的地表能量通量(地表净辐射通量、地表感热通量、地表潜热通量)和环流场(500hPa高度场)对土壤湿度变化相当敏感:土壤湿度增大(减小),欧亚大陆中部/美国的地表净辐射通量、地表感热通量减少(增加),地表潜热通量增加(减少),500hPa位势高度场降低(升高),这就导致这些地区的气温降低(升高),降水增加(减少)。这些地区气温、降水的变化引起了其变率及潜在可预报性发生改变。ENSO事件影响了欧亚大陆/北美地区的土壤湿度变化,而土壤湿度的变化引起这里的地表能量通量和环流场及其变率发生改变,从而对该区的气温、降水及其变率产生影响,土壤湿度年际变化增强了ENSO事件对欧亚大陆中部夏季/美国中部春季气候潜在可预报性的影响。
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