大氣和海洋是複雜的非線性混沌系統,任何的小擾動隨著時間的發展,都會導致預報對真實狀態的巨大偏離。“可預報性”是在大氣的預報研究中提出,已在天氣和氣候領域針對對物理量(溫度等)和特定的天氣氣候事件(颱風、ENSO等)開展了,而針對海洋,特別是海洋中重要運動形式的中尺度的可預報性研究則較少。
中國科學院大氣物理研究所劉海龍研究員團隊與北京師範大學丁瑞强教授合作,利用非線性局部Lyapunov指數(NLLE)方法,結合三套中尺度渦觀測資料定量估計了黑潮延伸體區域海洋中尺度渦路徑的可預報性期限。研究表明,在黑潮延伸體區域氣旋渦(反氣旋渦)的預報期限約為53(52)天,兩類極性中尺度渦結果差异不大。更深入的分析發現,壽命長、振幅大、面積大的中尺度渦更容易預測,這與這類渦具有更加平滑的移動路徑有很大的關係。黑潮延伸體東部地區常產生壽命較長、面積較大的中尺度渦,囙此具有超過2個月的預報期限(62.5天);而靠近西邊界的區域由於邊界的限制和摩擦對渦旋能量的耗散影響,預報期限僅為46天。這一結果對理解海洋中尺度渦的物理過程,指導相關的海洋預報有重要意義。
相關研究成果近日發表於《Frontiers in Marine Science》和《Atmospheric and Oceanic Science Letter》。
圖黑潮延伸體區域中尺度渦路徑的平均誤差增長分別基於(a)Chelton、(b)Faghmous和(c)Dong三套中尺度渦軌跡數據。藍色曲線代表氣旋渦(CE),紅色曲線代表反氣旋渦(AE)。虛線代表95%飽和值,當達到飽和值意味著初始資訊完全消失。
論文資訊:
Meng Y,Liu H,Ding R,Lin P,Ding M and Wang P(2021)The Predictability Limit of Ocean Mesoscale Eddy Tracks in the Kuroshio Extension Region.Front.Mar. Sci.8:658125.doi: 10.3389/fmars.2021.658125
Meng,Y.,Liu,H.,Lin,P.,Ding,M.,and Dong,C.(2020).Oceanic mesoscale eddy in the Kuroshio Extension: comparison of four datasets.Atmospheric and Oceanic Science Letters 100011.doi: 10.1016/j.aosl.2020.100011
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