两类厄尔尼诺事件的春季预报障碍及目标观测敏感区对比研究

This project will look for the initial errors that affect the forecast results seriously for two types of El Nino from the view of initial error growth. The problem of spring predictability barrier is explored for two types of El Nino by exploring the dependence of error growth on the seasonality. The project will analyze the main physical and dynamical processes of error growth and reveal the primary phsical mechanism that leads to the spring predictability barrier for two types of El Nino. The spacial structures of the initial errors that have important roles on prediction results are analyzed and the sensitive area of the predictions of two types of El Nino events will be studied. The project also explores the role of the sensitive area that improves initial field and then the forecast skill of two types of El Nino, which finally helps to determine the area that we should be better to conduct target observation. The studies of these problems provide theoretical basis for conducting target observations and improving the forecast skill of two types of El Nino.

本项目拟从初始误差增长的角度，寻找对两类El Nino事件预报结果影响较大的初始误差；考察误差增长的季节依赖性，探讨两类El Nino事件是否存在显著的的春季预报障碍现象；分析误差增长的主要物理和动力过程，揭示两类El Nino事件发生春季预报障碍的主要物理机理；考察对预报结果影响较大的初始误差的空间结构，探讨两类ElNino事件预测的初值敏感区；考察该敏感区在改善初始场质量和提高两类ElNino事件预报技巧中的作用，探讨两类El Nino预测应该优先进行目标观测的区域,为提高两类El Nino事件的预报技巧实施目标观测提供依据。

春季预报障碍现象能够导致El Niño事件预报结果产生较大的不确定性。本项目评估了全球海气耦合模式GFDL-CM2p1模式对EP-El Niño事件和CP-El Niño事件的模拟能力，使用条件非线性最优扰动方法的思想，从误差增长角度，揭示了太平洋上容易导致两类El Niño事件发生显著春季预报障碍现象、尤其是导致最大预报误差的初始误差及其演变机制。在综合考虑初始误差的大值区和预报误差演变的基础上，确定了两类El Niño事件预测的目标观测敏感区，尤其考察了热带太平洋以外的敏感区，并验证了该敏感区的目标观测在预测中识别两类El Niño事件的有效性。对于CP-El Niño事件，海温目标观测敏感区确定为赤道西太平洋次表层B区（10º S-10º N，150º E-150º W，95-165m）和副热带北太平洋上层A区（20º N-60º N，150º E-120º W，0-85m），在这两个敏感区（即A和B区域）内消除初始误差，不仅可以较好地预报出CP-El Niño事件的模态特征，而且能有效减小预报误差的大小；对EP-El Niño事件，其目标观测敏感区确定为赤道东太平洋上层B1区（10ºS-10ºN，150ºW-85ºW，0-85m）、赤道西太平洋次表层B2区（10ºS-10ºN，130ºE-135ºW，95-165m）及副热带南太平洋上层C区（15ºS-30ºS，140ºW-85ºW，0-85m），同样，优先在B1、B2和C区域内增加观测，不仅可以较好地预报出EP-El Niño事件的模态特征，而且能有效减小预报误差的大小。这些敏感区强调了两类El Niño事件的预报不仅应关注热带太平洋初始条件的精度，同时也不能忽视副热带太平洋初始条件不确定性的影响。