2012CB417400-G热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应_修正版

1、修正版项目名称:热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应首席科学家:王凡中国科学院海洋研究所起止年限:2012.1-2016.8依托部门:中国科学院山东省科技厅、关键科学问题及研究内容（一）关键科学问题1、调控暖池形成和变异的海洋环流多尺度相互作用过程在诸多调控暖池形成和变异的海洋动力过程中，海洋环流的多尺度相互作用 过程殊为重要，其亟待回答的科学问题主要有：作为上游的低纬度西边界流的交 汇过程怎样影响向东流出暖池的NECC继而NEC与其两侧反向流动的NEC SEC 之间如何相互作用？涡旋、波动等动力过程对 NEC及NEC勺年际变化又有何调制 作用？热带-热带外次表层经向交换过程

2、如何影响EUC 口赤道温跃层变异？赤道 流系内部的水质点穿越行为如何影响暖池区的质量、热量输运与交换过程？2、海洋动力过程在暖池热盐结构变异中的作用及其机理包括海洋环流的多尺度相互作用过程在内的各种海洋动力过程直接或者间 接地在暖池热盐结构形成和变异中起重要作用。其中，海洋环流多尺度相互作用 过程所导致的热、盐平流辐聚效应在暖池热盐结构形成和变异中的作用机理是什 么，如何通过影响障碍层和盐度收支改变暖池密度层结，进而影响暖池的热结构和热收支？垂向与侧向混合过程又怎样影响暖池热盐结构的变异，如何将其正确地参数化以改进数值模式？迄今均未被充分认识。3、暖池变异对不同类型EI Ni?o影响机理之异同

3、和对东亚季风变异的 调制机理暖池变异影响或者调制不同类型EI Ni ?0和东亚季风变异的过程和机理显然 各不相同，且认识程度不一。其中，暖池变异影响 EI Ni?o Modok i及其可预报性 的关键过程与传统型EI Ni ?o有何差异？暖池影响东亚夏季风爆发早晚的敏感区 是否存在、机理是什么？暖池变异是否和如何通过中高纬大气环流系统影响东亚 冬季风？ EI Ni ?o Modoki频繁发生的情况下暖池区海气相互作用及其对东亚冬、 夏季风的影响有什么新特点？是本项目重点研究的科学问题。（二）主要研究内容围绕上述关键科学问题，拟开展的主要研究内容包括：1、热带太平洋海洋环流和暖池的结构与变异特征

4、暖池重点研究热带太平洋环流的年际变化特征，赤道流系各分支（NECC NEC SEC之间及与低纬度西边界流（MC NGCC相互作用过程，涡旋等中尺度过程 对NEC等年际变化的调制作用和水质点穿越行为的影响，热带 -热带外次表层经 向交换过程的存在性和时空分布格局及对 EU（变异的影响和相对贡献；暖池热盐 结构及其年际变异特征，特别是暖池盐度收支以及障碍层形成与变异机制； 区海气界面、混合层、障碍层、温跃层垂向及侧向混合特征、机制及通量。2、热带太平洋海洋环流与暖池相互作用的关键过程和机理特别重点研究赤道流系和低纬度西边界流及其辐聚效应对暖池形成和变异， 是对纬向伸缩的影响，环流过程对暖池热盐结构

5、、热含量和热、盐收支的影响；暖池热盐结构及其变异对海洋环流的影响；垂向与侧向混合对暖池热盐结构的影 响；基于观测和理论研究的暖池区垂向和侧向混合参数化方案；暖池气候态和年际变化的OGCMCGCM数值模拟。3、暖池变异的海洋-大气耦合过程及其气候效应重点研究暖池区海洋、大气耦合响应过程及其空间差异；EI Ni?o和EI Ni?o Modok i与暖池的关系及对我国气候的影响机理；暖池与东亚夏季风、冬季风变异 之间的关系及机理，特别是影响东亚季风及我国气候异常的敏感区及关键过程； 两类EI Ni ?0可预报性的差异及其原因；暖池气候效应的海气耦合同化预报技术 的改进；两类EI Ni ?0事件的预测

6、试验。二、预期目标（一）总体目标揭示热带西太平洋暖池的结构特征与变异机理，特别是海洋环流动力过程对 其变异的的调控机制，及对不同类型 EI Ni ?0发生、发展和可预报性的影响；阐 明暖池影响东亚季风和我国气候变异的过程、机理与敏感区；提出改进海洋模式和海气耦合模式的混合参数化方案和有效提高 ENS预报技巧的同化方案；为我国 短期气候预测能力的提高和海洋环境保障能力的扩展提供海洋科学支撑；提升我国热带太平洋环流与气候研究水平和国际影响力。（二）五年预期目标1、阐释热带太平洋暖池区海洋环流的年际变异规律及对暖池变异的 关键调控机理阐明基于不同尺度海洋动力过程相互作用的海洋环流及其热平流辐聚效应

7、的年际变化规律，以及对暖池变异，特别是纬向伸缩的影响机理；建立以障碍层 和盐度收支为重要环节的暖池热盐结构变异机制，阐释海洋动力过程对暖池热盐 结构变异的重要影响。2、探明海洋混合过程对暖池变异的影响并提出有效的参数化改进方 案客观评估海洋垂向和侧向混合过程对暖池 SST及其热盐结构的调控作用，揭 示混合特征、控制机理及与大尺度海洋动力、热力结构和大气强迫之间的内在联 系；发展物理合理、技术可行的混合参数化方案，提高热带太平洋海洋环流与暖 池的模拟能力。3、阐明暖池变异对不同类型EI Ni?o和东亚季风变异的影响过程和机 理揭示暖池变异影响EI Ni?o Modoki发生、发展的过程与机理，及

8、其与传统型 EI Ni? 0的差异；搞清暖池变异影响东亚季风的过程、机理及可能存在的敏感区； 为深刻认识暖池的气候效应，提高我国短期气候预测能力提供科学依据。4、确定影响EI Ni?o可预报性的主要误差来源和类型，提出改进预报 技巧的思路和方法确定影响EI Ni ?o Modoki可预报性的主要误差来源和类型及其与传统型 EI Ni?o的差异；发展体现盐度作用的ENS集合预报暨耦合同化系统，改善集合预报 效果，为提高我国短期气候预测水平提供科学支撑。5、培养和建立一支优秀的热带海洋环流与气候研究团队，获得一批 对热带海洋动力学和我国气候变异机理与预测能力发展有重要支撑 作用的创新成果造就若干有

9、国际影响力的中青年学科带头人， 打造一支以中青年为主体、自 主创新能力强的海洋与气候研究领域的专业团队，培养50名以上研究生和博士后。发表80篇以上的高水平研究论文，包括有影响力的 SCI论文30篇以上；组织 召开相关国际学术会议2-3次。三、研究方案（一）学术思路围绕3个关键科学问题和3方面主要研究内容，提出了以 一个核心，两个基 本点，三个关键过程，两个应用出口”为学术思路的总体研究方案。一个核心”以暖池变异为核心科学问题，围绕重点调查研究区域一一热带西太平洋暖池核 心区”开展总体调查研究方案设计；两个基本点”以影响暖池变异的关键海洋环流动力过程”和暖池变异影响ENS东亚季风的过程与机理”

10、为出发点 和落脚点，作为总体研究方案的侧重点；三个关键过程”以热带西太平洋-中太平洋之间的纬向过程” 热带-副热带太平洋之间的经向过程 ” 海气界面- 温跃层之间的垂向过程”为三个重点关注的关键过程，设计围绕海洋环流与暖池 结构特征和变异机理”的研究方案；两个应用出口 ”：以 改进暖池和海洋环流的模拟能力和评估不同类型EI Ni ?0的可预报性” 确定暖池影响东亚季风和我 国气候变异的过程及其敏感区”为明确和具体化的应用出口，设计围绕暖池变异 的气候效应”的研究方案。（二）技术途径及其创新性1、技术途径为了实现项目的总体目标，遵循上述学术思路，拟采用资料分析一针对性强 化观测一过程与机制研究及

11、参数化改进一海洋模式与海气耦合模式改进相结合 的系统研究方案，主要技术路线如下：（1）资料分析基于国内外热带太平洋海洋和大气现场观测和遥感观测资料及数值模拟和 同化产品，借助合成分析、相关、回归分析、EOF SVD分解等多种统计诊断方法， 分析赤道流系、低纬度西边界流、涡旋、水质点运移、次表层经向交换等海洋动 力过程和暖池热盐结构（温度、盐度、密度层结等，特别是障碍层）的分布特征、 变异规律、相互之间及与大气强迫之间的关系，暖池变异与不同类型EI Ni ?0和东亚季风建立早晚、强弱及其雨带分布的联系。（2）强化观测利用数值模式，确定本项目重点调查研究区域热带西太平洋暖池核心区”影响海洋环流和暖

12、池变异的敏感区和模式验证的数据需求，设计目标观测方案， 组织开展针对性、有限度的强化观测。强化观测采取长期观测阵列和调查船相结 合的方式进行。长期观测阵列主要由1套多参数观测浮标系统、5-6套逆式回声测 流仪（CPIES海床基观测装臵组成。该阵列位臵将根据数值试验提出的目标观 测方案，在重点观测区内择优确定；其基本原则是与卫星高度计观测测线相吻合， 并结合现有的TAO/TRIT0浮标阵列，对NEC-NECC-SEC统和次表层经向通道开展 1年以上连续观测，获取海洋温度、盐度、流速和海面起伏长时序观测数据；在 浮标上加装海气界面通量、高精度温盐流传感器，长期观测海面-混合层-障碍层 -温跃层垂向

13、混合参数。强化观测还包括2-3个航次的调查。除在重点调查区域开 展以长期观测阵列为中心的常规断面调查、布设和回收观测阵列外，利用走航式 温盐流观测装 臵精细化测量海水温度、盐度、流速垂向和侧向结构；利用下降式 和上浮式湍流剖面仪直接测量温跃层以上垂向混合参数；利用等密度面中性浮子 与示踪剂等，测量侧向混合系数的量值和分布。同时，在项目执行期间，获取海面动力高度、SST和海表盐度（SSS （盐度遥感卫星Aquarius定于2011年6月发射） 的大范围同步卫星遥感观测资料及 Argo浮标观测资料，以便与定点观测阵列、调 查船断面观测相结合，获得点-线-面综合观测数据，用于海洋环流与暖池热盐结 构

14、及其变异的分析。（3）过程与机制研究及参数化改进利用热带海洋环流动力学、涡流相互作用、波致余流理论，研究上层海洋环 流变异过程和机制；利用斜压大洋环流和温跃层理论，研究次表层环流动力学结 构和经向通道，以及暖池障碍层和热盐结构形成机制； 基于强化观测结果，利用 海洋内波、流动稳定性和涡旋动力学理论，以及大涡模拟（LES和直接数值模拟（DNS方法，研究暖池区垂向和侧向混合特征与机制，改进数值模式中的混 合参数化方案。利用海气耦合理论与数值试验相结合的方法，研究暖池对EI Ni?o和EI Ni?oModoki事件的影响机制，对比分析两类EI Ni ?o事件热带大气加热激发的Rossby 波及其极向

15、传播特征、对对流层中高纬度流场及极涡的改变；探讨暖池变异对 Walker环流、副高及相关EAP波列等遥相关型，进而对东亚季风的影响及其可能 机制，从而直接或间接确定影响我国气候变异的关键海洋、大气过程，综合评估和确定暖池通过上述渠道影响我国气候变异的程度和敏感区。利用CNO等理论与数值方法，结合海气耦合模式，分析获得 EI Ni?o Modok i事件的最优前期征兆 和导致最大预报误差的初始误差，对比研究两类 EI Ni ?o事件的可预报性。（4）海洋模式与海气耦合模式改进以热带太平洋，特别是重点调查研究区域为试验海区，以HYCOM洋环流模止宀步完式为工具，评估本项目所构建的混合参数化方案，分

16、析其优缺点，提供进善的依据和思路。以中等复杂程度海气耦合模式为基础，结合统计、诊断分析结果，研究和发展盐度分量模块、改进模式的热力学耦合机制，提高两类EI Ni ?o事件的模拟能力。结合集合卡曼滤波同化方法，研究和发展耦合同化方案，考察 CNO等初始集合样本产生的不同方案，同化多种海洋大气观测资料，提高模式的 ENS预报技巧。2、创新点与特色（1）调查设计与观测手段创新借鉴目前正在执行的国 ”的侧向混合观测方 获得暖池区侧向混合目前暖池区赤道两侧5以内，仅在赤道上的TAO?标加装了 ADC等测流设 备，尚无针对NEC和热带-副热带之间次表层经向交换过程的海流长期直接观测。 基于数值模式敏感性试

17、验结果，确定以NEC为中心的目标观测区，开展以锚碇浮 标为主要平台的长时间连续观测，将获得 5以内海流的直接观测资料，捕捉赤 道流的季节内、季节和年际变化规律，获取次表层交换过程的直接观测证据； 利 用CPIES车列观测，结合卫星高度计大面积同步测量，获取能够反演暖池热结构 和热含量变异规律的长时序、高分辨率观测数据。目前暖池区侧向混合的直接观测研究迄今还是空白。 际上其它海域（如南大洋跨等密面与沿等密面混合实验 法，主要通过投放大量等密度面中性浮子与示踪剂的方法， 的观测数据。（2 ）研究方法创新与应用（GEM方法，该方法本项目成员与合作者提出了 Gravest Em pi rical Mo

18、de 可以通过CPIESM量的声波从海底传播到海表面的时间反演所在位 臵海流和温盐 垂直结构（Sun and Watts，2001）。本项目将把GEI方法和卫星高度计测量相结合，建立一种基于卫星高度计海表面高度的反演方法 -HGEM使得可以通过卫星 高度计的连续测量来反演热带太平洋温盐结构和流场的大范围长时间序列。本项目组成员基于海洋内波与流动稳定性理论以及波浪破碎与Langmuir环流理论，初步发展了一种湍流生成机理与参数化研究的新方法 （Liu, 2010）。本项目将进一 步优化和完善该方法，并将之应用到暖池区垂向混合过程及其参数化的研究。本项目成员提出的CNO方法已在传统型EI Ni ?

19、0可预报性研究方面取得了较好的效 果（Mu et al. ，2007），但尚未对El Ni ?o Modoki事件的可预报性进行针对性 的研究。本项目首次利用该方法寻找 EI Ni?o Modok i事件的最优前期征兆和导致 最大预报误差的初始误差，研究其可预报性，为提高预报技巧提供理论指导。 本 项目组成员在中等复杂程度耦合模式基础上发展了一个大样本ENS集合预报系统，能够同时协调地同化多种大气、海洋观测资料，取得很好的预报效果（Zheng and Zhu，2010）。在此基础上，本项目将发展一种新的双向耦合方案，将盐度 分量模块引入该系统，同时发展一种耦合同化方法，建立新的ENS集合预报系

20、统。（3）研究思路创新本项目的关键科学问题和预期目标是基于对国内外进展与不足的全面分析 提出的。为确保总体目标的实现，提出了一个核心，两个基本点，三个关键过程，两个应用出口 ”的学术思路，注重不同关键科学问题之间的有机联系和衔接， 强调从观测、理论到模式改进的完整研究主线， 形成由基础认知创新（变异规律 和机制）-方法创新（物理过程参数化方法、预报误差削减方法等）-应用方案创 新（同化和预报模式改进方案）的内在有机联系的系列成果。（4）研究特色本项目以暖池为中心，把海洋环流对暖池变异的作用以及暖池变异对不同类 型EI Ni ?o、东亚季风的影响视为有机整体开展研究。针对本项目在机制研究、模式改

21、进及其验证、可预报性研究等多方面的需求，在重点调查研究区域选取时 空变化特征鲜明、关键过程相互交叉、与所关注的气候变异关联度高的目标观测 区域，开展多种海洋、大气过程的强化观测，以期利用有限资源，为项目的总目 标服务。本项目将是NPOC计划启动后我国首个重大调查研究项目，是NPOC重要组成部分，将在进一步巩固和提升我国在该计划和西太平洋海洋与气候研究领 域的科学地位和国际影响力中作出重要贡献。（三）可行性分析1、基础条件完备观测资料和观测技术装备方面，项目承担单位拥有国内外各类海洋、 大气观 测资料、模拟和同化数据产品；有数艘科学考察船，有丰富的组织大型综合调查 经验，在设计和布放潜标、浮标、

22、CPIES等方面技术成熟并且有良好的实践经验。 数值计算能力方面，项目申报和承担单位的超算中心，所具备的总计算能力达到 66万亿次；对国际上通用的先进海洋模式、气候模式、海气耦合模式使用熟练， 同时具备改进模式的能力和经验。2、研究基础雄厚项目承担单位一一中国科学院海洋研究所、大气物理研究所、中国海洋大学、 南京信息工程大学、中国科学技术大学、厦门大学等，是国内海洋与气候研究领 域的优势单位，主要成员自上世纪80年代以来，先后主持与本项目密切相关的国 家自然科学基金重大、重点项目，973、863、攻关课题，中科院重大、重点项目 等，在热带太平洋环流和暖池、东亚季风、ENS可预报性研究以及海洋-

23、大气同化系统发展等方面，取得了一系列重要成果，为本项目研究任务的开展和预期目 标的实现提供了坚实的基础。 本项目所使用的主要研究方法和工具，如GE方法、 CNO方法、湍流生成机理与参数化研究方法、大样本ENS集合预报系统等，是本 项目组成员提出或发展的，经过改进和完善，应用于本项目的相关研究并取得预 期突破是可行的。3、研究队伍长期合作项目组主要成员近5年来同时在973项目亚印太交汇区海气相互作用对我国 短期气候的影响”(2006-2010)、北太平洋副热带环流变异及其对我国近海动 力环境的影响”(2007-2011)和国家重大基金项目 太平洋低纬度西边界环流系 统与暖池低频变异”(2009-

24、2012)等担任项目或课题负责人及研究骨干，是一直 长期合作、自然形成、优势互补的研究团队，易于形成研究合力和成果集成。4、国际合作渠道畅通项目承担单位和主要成员自上世纪 80年代参与TOGA WOCECLIVAF计划的调 查研究起，建立了与国际主要海洋与气候研究机构的长期合作关系，多人曾经和现在在相关国际海洋科学组织任职。通过组织发起NPOC计划，建立了以8个国家、 19个研究机构为成员的国际合作、交流框架。加入本项目申报团队的3位海外科学家，是各自与本项目相关的研究方向上的国际知名科学家，他们都是从项目承担单位走出国门，一直保持密切的合作关系，被聘为项目申报单位的客座研究员， 除了直接参与

25、本项目研究外，还将为本项目的国际交流提供更加便利的渠道和条 件。综上所述，围绕关键科学问题和总体目标，本项目具备了良好的开展调查研 究所必需的科研装备、研究基础、队伍合作和国际交流等条件，可望取得预期突 破。(四) 课题设置1. 课题设置思路针对关键科学问题和主要研究内容，本项目设 臵了 4个课题。围绕关键科学 问题一调控暖池形成和变异的海洋环流多尺度相互作用过程 ”，设置了课题1， 着重研究海洋环流的多尺度相互作用过程及其变异和热平流辐聚效应。围绕关键科学问题二 海洋动力过程在暖池热盐结构变异中的作用及其机理 ”，设置了课题2, 重点研究海洋过程影响暖池热盐结构变异的机理和改进混合参数化方案

26、。围 绕关键科学问题三 暖池变异对不同类型EI Ni ?0影响机理之异同和对东亚季风 变异的调制机理”，设置了课题3和课题4。课题3着重开展相关的过程、机理研 究，课题4则着重研究相关的EI Ni?o可预报性、改进耦合模式以及同化方案和集 合预报方案。2. 各课题间的有机联系以及与项目预期目标的关系本项目所设置的4个课题，相互之间既分工明确又有机联系，与项目的总体 目标关系紧密。课题1通过开展暖池区海洋环流的大中尺度结构、变异及其关键 过程研究，除解决与自身相关的关键科学问题并实现相应的科学目标之外，还将为课题2和课题3提供必要的大、中尺度物理背景，以及过程和机理研究基础。 课 题2除独立开展

27、暖池区垂向和侧向混合特征、机理和参数化研究外，与课题1协作开展海洋热平流辐聚效应对暖池变异的影响机理研究，与课题3协作开展影响暖池变异的海洋、大气耦合过程的研究，为课题3和课题4提供暖池结热盐构、变异 及其关键过程研究基础，为课题4改进模式提供混合参数化方案。课题3以课题1和课题2关于暖池变异的不同尺度海洋过程研究为基础，研究暖池变异的海洋、 大气耦合机理，及其对EI Ni ?0和东亚季风的影响机制，寻找影响我国气候变异的暖池敏感区，为课题4提供暖池影响不同类型EI Ni?o和东亚季风机制的研究基 础。课题4结合前3个课题关于暖池热盐结构及变异的关键海洋、大气及海气耦合 过程研究结果，开展EI

28、 Ni ?o可预报性及其与暖池变异关系的理论研究和数值试 验；应用课题2发展的混合参数化方案，开展海洋环流模式、耦合模式同化方案 和ENS集合预报方案的改进。开展 目标观测”研究，提出数值模拟和模式验证的 观测要求，优化课题1和课题2观测方案。课题1 :热带太平洋海洋环流结构特征和变异规律研究目标：揭示海洋环流变异规律及其多尺度海洋动力过程， 特别是赤道流之间 及与低纬度西边界流之间的相互作用，以及次表层经向交换过程的时空格局及其 与EU（变异的关系，阐明海洋环流过程对暖池内部及其周边海域热平流年际变异 的影响。研究内容：（1）热带太平洋海洋环流的多尺度变异过程 通过组织重点调查区域 的强化观

29、测和过程、机理研究，分析NEC的多尺度变异规律及与SEC NE（之间的 相互作用，低纬度西边界流的交汇对NEC等赤道流的调制作用，以及涡旋在暖池 区环流变异和质量、热量输运过程及交换中的作用。（2）热带-副热带海洋环流相互作用研究热带-副热带海洋环流次表层经向交换过程的时空分布格局及 其与EU（变异之间的关系，暖池驱动的热盐环流对环流结构及其变异的影响。61%中国科学院海洋研究所、中国海洋大学 王凡胡敦欣、孙澈、陈永利、贾英来、张东晓经费比例： 承担单位： 课题负责人： 学术骨干：课题2 :暖池热盐结构变异的关键海洋过程与机制研究目标：揭示暖池热盐结构及热、盐收支的季节和年际变异特征，阐明暖池

30、障 碍层和盐度收支的海洋环流动力机制及对暖池热结构和热收支的影响； 阐明暖池 区垂向与侧向混合特征及其控制机理， 及其对暖池热盐结构的调控作用；发展适 用于暖池模拟的垂向与侧向混合参数化方案。研究内容：（1）影响暖池热盐结构变异的海洋环流动力过程 研究暖池热盐结构 及热、盐收支的季节和年际变异特征及其调控过程，暖池纬向伸缩年际变化与海 洋热平流之间的关系，暖池结构、变异与次表层经向交换过程的关系， 障碍层形 成变异机理及在暖池热盐平衡和传输中的作用。（2）暖池区垂向与侧向混合过程 开展暖池区垂向与侧向混合特征及其控制机理的观测、理论与数值模拟研究，分析其与大尺度海洋环流、热盐结构以及大气强迫间

31、的联系机制，及其对暖池热 盐结构的影响，研究垂向与侧向混合参数化方案。经费比例：13%承担单位：中国海洋大学、厦门大学、中国科学院海洋研究所、中国科学技术大学课题负责人：王启学术骨干：刘志宇、杨小怡、宋金宝、张启龙、陈锦年、孙亮、曲堂栋 课题3 :暖池变异对ENS及东亚季风的影响机制研究目标：揭示暖池变异影响EI Ni?o Modoki发生、发展的过程与机理；搞清暖池变异影响东亚季风变异的过程、机理和可能存在的敏感区。研究内容：（1）暖池变异在EI Ni ?0形成过程中的作用机制 重点研究暖池变异 与EI Ni ?0 Modoki发生过程的联系及相关海洋、大气耦合响应过程；EI Ni ?oMo

32、doki对东亚季风的影响。（2）暖池对东亚季风和我国气候的影响 研究暖池变 异对Walker环流、副高和EAP等遥相关型的影响，及其对东亚季风的影响机制， 研究暖池变异对我国冬季气候异常的影响及其可能机制，寻找暖池影响东亚季风变异的敏感区域。经费比例：13%承担单位：南京信息工程大学、中国科学技术大学、中国海洋大学、中国科学院 大气物理研究所课题负责人：何金海任保华、王黎娟、祁莉、卢楚翰、于乐江、刁一娜、付建建学术骨干：课题4 :研究目标:改进EI NiEINino可预报性、模式及同化技术改进揭示EI Ni ?o Modoki的可预报性及其与传统型EI Ni ?o的异同，提出?o预报能力的思路

33、，进而改进现有ENS集合预报暨耦合同化系统；应 用改进的混合参数化方案，改善热带太平洋环流与暖池的模拟效果。研究内容：（1）CNO方法在EI Ni?o Modoki可预报性研究中的应用 寻找EI Ni?oModok啲最优前期征兆和导致最大预报误差的初始误差，为资料同化与目标观测（2）止步提供指导；研究CNO方法在针对EI Ni?o的集合预报中的应用及其改善效果。ENS集合预报系统的改进 在已有ENS集合预报暨耦合同化系统基础上，进发展盐度分量模块，引入盐度对ENS模拟和预报的影响；优化XBT观测资料的偏 差订正方法；进行预测试验。（3）海洋环流模式和海气耦合模式对暖池模拟的改进暖池气候态和年际

34、变化的海洋环流模式和海气耦合模式的数值模拟；应用 课题2构建的混合参数化方案，评估其模拟效果，改进暖池的模拟能力。经费比例：13%承担单位：中国科学院大气物理研究所、中国科学院海洋研究所、中国海洋大学 课题负责人：朱江学术骨干：穆穆、谢基平、符伟伟、徐辉、兰健、李明悝、罗京佳四、年度计划研究内容预期目标1. 收集相关海域的海洋和大气现场 观测、遥感和同化数据，开始多 源数据的整合和综合分析；2. 分析热带西太平洋海洋环流各主 要分支的年际变异规律，以及暖 池区海洋涡旋和热平流的基本特 征；3. 分析暖池热盐结构、形态的年际 变化特征，暖池区垂向和侧向混 合以及主要垂向界面通量的基本 特征；4.

35、 选择、调试适当的海洋环流模式、 海气耦合模式以及区域气候模 式，建立并调试中等复杂程度 ENSO模式；5. 开展暖池变异与局地海气耦合过 程以及暖池变异对大气环流和东 亚季风影响的模拟；6. 设计、论证强化观测方案。得到海洋环流和暖池特征分析以 及集合资料同化所需的观测资料 集；阐明热带西太平洋海洋环流的年 际变异规律，以及暖池区海洋涡 旋和热平流的气候态特征；3.给出暖池热结构及热收支、障碍 层及盐度收支、海气界面通量的 年际变化特征，以及混合的基本 特征；提出模式评估报告和强化观测方 案；1.2.4.5.撰写、发表论文10-15篇，其中SCI论文6-8篇。1.分析热带西太平洋赤道流系之间

36、 的相互作用，涡旋的变异特征及 与NECC变异的关系；分析暖池热盐结构不同时空尺度 的主要模态以及与海洋环流的平 流辐聚效应、障碍层等之间的相 关性；3. 分析暖池热含量和海气通量变异 与EI Nino Modoki的联系，以及 局地海气相互作用特征及其与副 高和东亚沿岸波列等的相互联系，探讨盐度在ENSO事件发生 发展过程中的作用；4. 开展暖池区海洋环流、涡旋、温 盐结构、垂向和侧向混合过程的 观测实验；5. 开展热带太平洋环流和暖池年际 变化的数值模拟；6. 研发计算CNOP的优化系统，开2.1.2.揭示热带西太平洋赤道流系的变 异机理；建立暖池热盐结构变异与海洋动 力热力过程之间的关系

37、；3. 建立暖池热含量、盐度和局地海 气相互作用与ENSC和东亚季风 之间的联系；4. 建立计算CNOP的优化系统，得 到进行集合预报试验的分析场； 获得长时间ENSO集合后报结果;5. 完成太平洋暖池高分辨率三重嵌 套数值模式，基本实现耦合模式 对目标区域的合理数值模拟；6. 撰写、发表论文15-20篇，其中SCI论文8-10篇。研究内容预期目标展Zebiak-Cane模式的四维变分 同化系统后报试验；开展中等复 杂模式的ENSO集合后报试验。2.3.5.2.3.1. 结合项目强化观测资料，对海洋 环流和暖池结构和变异的关键海 洋、大气过程进行综合分析； 分析热带-副热带次表层环流和 交换通道的结构、变异特征及其 控制过程； 研究暖池区热平流、热交换及障 碍层的变异规律及其与不同层次 环流过程的关系；4. 研究暖池区垂向和侧向混合特征 与机制，改进数值模式中的混合 参数化方案；评估已有的动量通 量和热通量参数方案、垂向混合 方案的暖池模拟效果； 研究暖池变异影响EI Ni ?0 Modoki的过程与机理，及其与传 统型EI Ni ?o的差异，以及局地 海气相互作用与副咼、东亚沿岸 波列之间的联系机理；6.计算得到对应于两类EI Nino事 件的最优前期征兆，调试CNOP 方法建立集合预报的初始扰动， 建立可以实时预报的集合预报系 统；研发中等复杂