能否准确预报两个月天气 海洋的这个参数很重要

能否准确预报两个月天气 海洋的这个参数很重要 字体： 小 中 大 分享到： 能否准确预报两个月天气 海洋的这个参数很重要 2022-01-20 09:20:16 来源：科技日报

ISO可以直接影响所在区域的长期天气变化和短期气候异常，通过改变大气对流和环流，激发大气波动，与厄尔尼诺等其他时间尺度的气候模式相互作用，间接影响全球天气气候。

早上出门看天气预报。出行看天气预报。天气预报与我们的生活息息相关，但是我们经常发现一天之内的天气预报比较准，时间越往后越容易不准，目前的预报时限只能在14天之内。

天气预报的时限涉及对大气季节内振荡(ISO)的研究。近日，南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)研究员杜燕在热带印度洋海洋动力过程对大气影响的ISO研究中取得新进展，相关研究成果发表在《气候动力学》杂志上。

一旦未来我们深入研究ISO，天气预报的时限将延长至一两个月，这将使我们能够对即将到来的极端天气提前采取应对措施，实现无缝气候预报。

ISO与长期和短期气候密切相关。

" ISO并不局限于某一具体现象，而是描述一种时间尺度的变化."杜燕团队成员、博士梁云说:“对于一个事物，我们实际得到的观测数据是各种时间空尺度变化叠加的结果。不同尺度变化的形成机制是不同的，所以在研究过程中，为了简化问题，我们通常把不同尺度的变化分开。”

时间尺度是什么？梁云以日变化为例介绍:“日气温变化规律基本上是早晚较冷，中午最热。这是地球自转导致的日起日落规律造成的日变化，是我们最常见的‘日’时间尺度。”

" ISO是时间范围大于一个月但小于一个季度的变化."梁云说。近年来，ISO已成为气候变化研究的重要前沿课题之一，因为它可以直接影响所在区域的长期天气变化和短期气候异常，并通过改变大气对流和环流，激发大气波动，以及与厄尔尼诺等其他时间尺度的相互作用，间接影响全球天气气候。

ISO在热带地区特别活跃，大致可分为向北传播和向东传播两种。其中，东扩型最早是由马登和朱利安发现的，所以常被称为马登-朱利安振荡(MJO)。“东行ISO是一个行星尺度的深对流系统。随着气压、风场、降水、海温等因素的变化，最初生成于热带西印度洋，并以每秒5-10米的速度向东扩散。在热带东南印度洋显著加强。穿过西太平洋后，强度逐渐减弱，深对流最终在太阳线附近消失。”梁云指出，ISO具有明显的季节特征，它在北半球冬季，即12月至次年2月最强。

ISO在部分地区的持续活动，往往会引发一些极端天气，如2008年初中国南方的雨雪冰冻灾害、1998年夏季和2020年长江流域的洪涝灾害、2009年冬季和2010年云南的百年大旱等。赤道附近向东传播的ISO对流和环流异常，甚至可以通过影响海洋的蒸发、流动和波动，影响海洋中某些现象的发展演变，甚至影响海洋微生物的生长。

“ISO可以影响亚洲季风区、非洲大陆、太平洋诸岛甚至北美西海岸的天气和气候。”梁云指出，ISO是连接天气气候的桥梁，了解ISO的发生发展是研究天气气候变化的重要环节，也是实现无缝气候预测的关键。

找出华东地区冬季ISO最强的原因

杜燕团队将研究注意力集中在ISO的东传上。过去科学研究普遍认为ISO是大气的一种内部模式，也有研究从海洋的角度分析了热带西南印度洋ISO的形成。“我们主要从海洋的角度分析了海洋动力过程对热带东南印度洋ISO的加强作用。”梁云说，“因为海洋的变化比大气慢，所以我们通常说海洋具有记忆功能。在某些情况下，以前的大气变化对海洋的影响可以通过海洋波动来追溯，这为我们的预测研究提供了一定的信号。”

在此之前，对ISO东移传输的研究一般从大气中的扰动入手，集中在水汽、风场等大气要素的变化上。然而，杜燕团队专注于海洋动力过程，并将研究时间提前到秋季。在这个过程中，海表温度被作为一个重要的介质，海洋波动通过影响海表温度来影响大气。

基于对观测数据和再分析数据的分析，杜燕团队发现热带东南印度海洋和大气50-80天的ISO信号相关性较强，两者在北半球冬季最为活跃，具有东移传输的特征。梁云说:“秋季的季风转换会导致赤道的波动。我们发现，在北半球的秋季，印度洋的西南季风空转变为东北季风，赤道附近的风场具有较大的变率，并且风场的影响在苏门答腊沿海积累，促进了下沉的罗斯贝波的产生。”

而下沉Rossby波具有向西传播的特征，并对应着温跃层加深和暖SST异常。下沉罗斯贝波沿苏门答腊海岸形成，然后向西传播到东经90度；附近这一带海温变暖，进一步加强了与ISO有关的深层对流。此外，由于这种波动的产生主要与秋季季风转换有关，所以它传播到东经90 & deg需要5-6周，所以大气ISO的加强主要发生在冬季。这个过程也在一定程度上解释了为什么ISO在冬天最强。

“一方面，我们解释了海洋如何加强大气中的深层对流现象，即海洋波动首先影响海面温度，然后海面温度影响大气；另一方面解释了为什么ISO在冬季最强，从而解释了它的季节性特征。”梁云说。

实现无缝气候预测的关键

“目前，天气预报的准确预报时间仅限于14天以内，也很难准确预测厄尔尼诺-南方涛动等气候变化的模式，这正是因为对ISO的研究还不完善。”梁云指出，“一旦我们能够彻底研究ISO，天气预报的时限就可以延长到一两个月，这样我们就可以针对可能出现的极端天气提前采取应对措施。”

不同尺度的变化不是独立存在的，而是相互作用、有能量传递的。梁云补充道，我们通常所说的天气通常是时间尺度小于两周的小尺度变化，而气候是时间尺度大于一个季度的大尺度变化，ISO的时间尺度介于两者之间。

值得一提的是，对ISO的深入研究可以提高厄尔尼诺预测的准确性。厄尔尼诺是指太平洋中东部热带海洋区域海水温度异常持续变暖，从而影响全球气候的现象。厄尔尼诺现象可以对全球气候产生毁灭性影响，造成洪涝、干旱和农作物歉收，并通过海气相互作用的遥相关，对相当遥远地区的环流变化产生一定影响，甚至在北半球中高纬度地区，例如我国大部分地区降水趋于偏少。

“厄尔尼诺的预测有春季预测的障碍现象。春季预报障碍与热带西太平洋西风爆发密切相关，西风爆发与ISO密切相关。ISO向东扩散在冬季最强，到达西太平洋后可影响次年春季西风爆发。目前无法准确预测西风爆发是厄尔尼诺春季预报受阻的重要原因之一。我们希望能更早地预测厄尔尼诺，从而将与之相关的天气灾害造成的损失降到最低。”梁云解释道。

一两个月的天气预报和厄尔尼诺的准确预报什么时候能实现？对此，梁云说，“我们的研究主要是从物理现象进行讨论，从机理进行解释，我们还需要继续完善机理原理，将其理论化。同时，天气预报也离不开计算机技术的有力支持。”(记者叶青通讯员徐晓璐)

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