中間型海洋：大氣耦合模式及其ENSO模擬和預測

目錄
第1章 緒論 1
1.1 ENSO研究歷史簡要回顧 1
1.2 ENSO預測的物理基礎(chǔ) 7
1.3 用于ENSO研究的海氣耦合模式簡述 10
1.4 ENSO實時預測現(xiàn)狀及挑戰(zhàn) 13
1.5 本書內(nèi)容簡述 15
參考文獻 17
第2章 模式（IOCAS ICM）介紹 22
2.1 中間型海洋-大氣耦合模式（ICM）22
2.1.1 海洋動力模塊 23
2.1.2 海表溫度年際異常模塊及Te的優(yōu)化參數(shù)化方法 27
2.1.3 年際風應力異常的統(tǒng)計大氣模塊 30
2.2 海氣耦合過程 31
2.3 模式模擬所需的觀測數(shù)據(jù) 32
2.4 有關(guān)模式一些基本性能的檢驗和評估 32
2.4.1 海洋變量場垂直本征模分解及其模態(tài)空間與物理空間之間的轉(zhuǎn)換 33
2.4.2 風應力年際異常模塊及其重構(gòu)試驗 37
2.4.3 海洋次表層海水夾卷進入海面混合層溫度（Te）的年際異常模塊及重構(gòu)試驗 42
2.5 表征海表大氣風應力隨機強迫作用的經(jīng)驗模塊 46
2.6 與國際上著名的Zebiak-Cane模式間的比較 50
參考文獻 52
第3章 利用IOCASICM對ENSO的數(shù)值模擬及過程分析 54
3.1 次表層海水上卷溫度在厄爾尼諾事件起源中的作用 54
3.1.1 引言 54
3.1.2 年際變率的時空發(fā)展 56
3.1.3 厄爾尼諾事件的起源是否直接與西邊界反射有關(guān) 64
3.1.4 厄爾尼諾事件循環(huán)中赤道外Te場的作用 64
3.1.5 混合層熱收支分析 66
3.1.6 小結(jié)與討論 68
3.2 對 2010-2012年拉尼娜事件二次變冷過程的分析和模擬 70
3.2.1 引言 71
3.2.2 2010～2012年觀測特征 72
3.2.3 影響 2011年二次變冷事件的過程：單獨海洋模式試驗 75
3.2.4 次表層熱力和風場強迫的作用 79
3.2.5 小結(jié)與討論 86
3.3 2014-2016年厄爾尼諾事件二次變暖過程的分析 87
3.3.1 引言 88
3.3.2 2014～2015年年際異常演變的特征 89
3.3.3 次表層熱力異常的持續(xù)性及其對海表溫度的局地影響 94
3.3.4 海表溫度收支分析 95
3.3.5 小結(jié)與討論 98
3.4 與大氣風場強迫作用相關(guān)的ENSO多樣性數(shù)值模擬試驗 101
3.4.1 ENSO模擬對所構(gòu)建的風應力和Te經(jīng)驗模塊季節(jié)變化的敏感性 101
3.4.2 海表大氣風應力隨機強迫對ENSO的調(diào)制影響 104
3.5 Te年代際變化對ENSO的調(diào)制影響 107
3.5.1 引言 107
3.5.2 數(shù)值模擬試驗的設計 109
3.5.3 采用不同時期構(gòu)建的Te模塊的模擬結(jié)果分析 110
3.5.4 ENSO特性改變的機制分析 115
3.5.5 ENSO模擬對海氣耦合強度的敏感性 116
3.5.6 小結(jié)與討論 117
參考文獻 118
第4章 ENSO回報和預測試驗 122
4.1 ENSO回報試驗 122
4.1.1 引言 123
4.1.2 數(shù)據(jù)來源和模式耦合過程 124
4.1.3 單獨海洋模式和海氣耦合模式模擬 126
4.1.4 一個用于耦合模式預測的初始化方法 131
4.1.5 海表溫度異?；貓蠼Y(jié)果 133
4.1.6 1997～2002年的獨立回報試驗 142
4.1.7 小結(jié)與討論 146
4.2 2010-2012年拉尼娜事件二次變冷的預測試驗 148
4.2.1 引言 148
4.2.2 取 2011年 1月 1日為初始時刻的預測結(jié)果 149
4.2.3 取 2011年 6月 1日為初始時刻的預測結(jié)果 151
4.2.4 小結(jié)與討論 156
4.3 2015-2016年厄爾尼諾事件的實時預測 157
4.3.1 引言 158
4.3.2 2015 年厄爾尼諾事件的觀測分析 159
4.3.3 2015～2016年的實時預測 161
4.3.4 小結(jié)與討論 167
4.4 2020～2021年的實時預測 168
4.5 總結(jié)與討論 169
參考文獻 169
第5章 基于IOCAS ICM的四維變分資料同化系統(tǒng)及其初步應用 172
5.1 四維變分資料同化方法及其伴隨模式 172
5.1.1 引言 172
5.1.2 四維變分資料同化方法 173
5.1.3 切線性模式 175
5.1.4 伴隨模式 177
5.1.5 *優(yōu)化過程 180
5.1.6 小結(jié)與討論 182
5.2 IOCASICM的四維變分資料同化預測系統(tǒng)的優(yōu)化 182
5.2.1 同化試驗的構(gòu)建 183
5.2.2 同化系統(tǒng)設置的敏感性試驗 185
5.2.3 小結(jié) 192
5.3 基于IOCASICM的四維變分資料同化系統(tǒng)的初始場和模式參數(shù)優(yōu)化試驗 192
5.3.1 模式初始場優(yōu)化試驗 192
5.3.2 模式參數(shù)優(yōu)化試驗 197
5.3.3 實際觀測資料的同化試驗 207
參考文獻 210
第6章 基于條件非線性*優(yōu)擾動方法的可預報性研究 212
6.1 條件非線性*優(yōu)擾動方法簡介 212
6.2 初始場誤差對ENSO預測的影響及其目標觀測分析 213
6.2.1 引言 214
6.2.2 CNOP-I試驗設計及結(jié)果分析 215
6.2.3 目標觀測有效性的驗證 223
6.2.4 小結(jié)與討論 234
6.3 模式參數(shù)誤差對ENSO預測的影響 236
6.3.1 引言 237
6.3.2 CNOP-P和CNOP-C相關(guān)的試驗設計 238
6.3.3 基于CNOP-P分析所揭示的模式參數(shù)誤差特征 239
6.3.4 參數(shù)誤差和初始場誤差的聯(lián)合效應 245
6.3.5 小結(jié)與討論 252
6.4 模式初始場和參數(shù)誤差*優(yōu)化修正以改進2015年厄爾尼諾事件模擬的個例分析 254
6.4.1 引言 254
6.4.2 模式初始場和參數(shù)的修正方法 256
6.4.3 敏感性試驗結(jié)果 259
6.4.4 小結(jié)與討論 267
參考文獻 268
第7章 總結(jié)與展望 273