科研进展

FMS: 海洋中尺度涡轨迹可预报性期限研究取得进展

  大气和海洋是复杂的非线性混沌系统,任何的小扰动随着时间的发展,都会导致预报对真实状态的巨大偏离。“可预报性”是在大气的预报研究中提出,已在天气和气候领域针对对物理量(温度等)和特定的天气气候事件(台风、ENSO等)开展了,而针对海洋,特别是海洋中重要运动形式的中尺度的可预报性研究则较少。

  中国科学院大气物理研究所刘海龙研究员团队与北京师范大学丁瑞强教授合作,利用非线性局部Lyapunov指数(NLLE)方法,结合三套中尺度涡观测资料定量估计了黑潮延伸体区域海洋中尺度涡路径的可预报性期限。研究表明,在黑潮延伸体区域气旋涡(反气旋涡)的预报期限约为 53 (52)天,两类极性中尺度涡结果差异不大。更深入的分析发现,寿命长、振幅大、面积大的中尺度涡更容易预测,这与这类涡具有更加平滑的移动路径有很大的关系。黑潮延伸体东部地区常产生寿命较长、面积较大的中尺度涡,因此具有超过2个月的预报期限(62.5天);而靠近西边界的区域由于边界的限制和摩擦对涡旋能量的耗散影响,预报期限仅为46天。这一结果对理解海洋中尺度涡的物理过程,指导相关的海洋预报有重要意义。
  相关研究成果近日发表于《Frontiers in Marine Science》和《Atmospheric and Oceanic Science Letter》。
图 黑潮延伸体区域中尺度涡路径的平均误差增长分别基于 (a) Chelton、(b) Faghmous 和 (c) Dong 三套中尺度涡轨迹数据。 蓝色曲线代表气旋涡(CE),红色曲线代表反气旋涡 (AE)。 虚线代表95%饱和值,当达到饱和值意味着初始信息完全消失。
  论文信息:
  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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