热带印度洋海温潜在可预报性：最可预报模态及机制分析

The ocean and atmosphere are tightly coupled over the tropical Indian Ocean (TIO). Through the atmospheric teleconnection, TIO SST variability could significantly affect the weather-climate over the globe. Seasonal prediction of the TIO SST is therefore of both scientific and practical interest. However, compared with the prediction of the El Nino and Southern Oscillation (ENSO), studies of TIO SST prediction are still in an early stage. Thus, it is important to explore the reason for the low SST predictability skill over the TIO. Using North American Multimodel Ensemble dataset (NMME), we will first evaluate the predictability skill of two SST indices, i.e., the Indian Ocean Basin mode (IOBM) index and the Indian Ocean Dipole (IOD) index. Then we will employ a statistical optimization approach to identify the most potentially predictable modes of the TIO SST, particularly the modes related with the IOBM and the IOD. Moreover, we plan to study the associated physical and dynamical processes and detect the most important factors. This study will provide clues to enhance the practical seasonal prediction over the TIO.

热带印度洋海洋大气属于耦合系统，该区域海温的变化能够通过遥相关对全球不同区域的气候产生影响。研究热带印度洋海温的预报同时具有科学和应用的价值。相比较厄尔尼诺能够提前半年到一年进行实时预报，目前热带印度洋海温的季节预报还处于探索阶段。开展印度洋海温预报研究，探究导致目前印度洋海温预报技巧低的原因非常重要。本项目将基于北美多模式集合预报数据NMME评价这些模式的印度洋海温预报技巧，包括印度洋海盆模态及印度洋偶极子的指数因子。在此基础上，我们将利用一个最优可预报性分解方法，开展潜在可预报性研究，重点探究前人工作较少涉及的热带印度洋海温的潜在可预报性最大的模态，特别是与印度洋海盆模和偶极子模相关的可预报性最大的模态。最后我们将分析与这些可预报性模态相关的动力过程，确定最重要的影响因素，从而为实际的热带印度洋季节预报提供指引。

热带印度洋属于全球暖池的重要组成部分，此处的海温变化经由遥相关能够影响全球不同区域的气候。相较于热带太平洋，热带印度洋的海温预报时效短，目前还处于探索阶段。本项目基于近期发布的北美多模式集合数据，分析了热带印度洋海表温度的可预报性，重点关注两个最重要的年际变率模态：印度洋海盆模态和印度洋偶极子模态。本项目评估气候模式对于两者的预报技巧，并分析与之相关的潜在最可预报模态及其物理机制。. 本项目取得以下研究成果：1）系统评估热带印度洋海盆模和偶极子模态的预报时效，结果显示这两个模态的有效预报时效分别为9个月和4个月。2）本项目通过一个新的可预报性分解方法（平均预报时间方法），探究了热带印度洋海表温度春季和秋季的最可预报模态，发现最可预报模态分别与印度洋海盆模及偶极子模态显著相关，但也存在明显不同。厄尔尼诺在西南印度洋区域导致的温跃层变率，是与海盆模态相关的最可预报模态的预报技巧的来源；而与偶极子相关的最可预报模态的可预报性来源，则是苏门答腊沿岸风场驱动的上升流。3）不同气候模式对于热带印度洋偶极子的实际预报技巧差异，主要源自于对于厄尔尼诺/印度洋偶极子关系的模拟。4)针对热带印度洋季节可预报性展开目标观测分析，最优观测点分布区域与最可预报模态的结果一致。. 在项目支持下，项目负责人及其他成员已发表学术论文3篇，其中2篇SCI论文。该工作进一步加深了我们对于热带印度洋海温可预报性的理解,为提高实际的热带印度洋季节预报提供指引。