印度洋偶极子事件预测的目标观测敏感区及其误差增长动力学研究

The project will explore the application of targeted observations to the study of IOD prediction. Using a coupled ocean-atmosphere general circulation model, the optimal precursor and optimally growing initial error of IOD events are studied. By analyzing their spatial structure and spatial similarity, the sensitive areas of targeted observations for IOD prediction will be determined. Then the physical meaning of the sensitive areas of targeted observations will be explored. Moreover, the project also studies the effectiveness of the sensitive areas in improving initial field and then the forecast skill of IOD events by conducting the hindcasts. The studies of these problems provide theoretical basis for conducting targeted observations in the Indian Ocean and improving the forecast skill of IOD events.

本项目拟探讨目标观测方法在IOD预测研究中的应用。应用一个复杂的海气耦合模式，研究IOD事件的最优前期征兆和最快增长初始误差；通过分析两者的空间分布特征及其相似性，研究确定IOD预测的目标观测敏感区，并探讨该目标观测敏感区的物理意义；通过回报试验，考察上述目标观测敏感区在改进初始场、提高IOD预报技巧中的有效性，进而为在印度洋实施目标观测、提高IOD预报技巧提供科学依据。

印度洋偶极子（IOD）是热带印度洋上重要的海气耦合现象，它不仅对印度洋周边地区的天气和气候有重要的影响，还可以通过行星波的传播影响到全球其他地区。因此，准确地预报IOD事件非常重要。本项目利用海气耦合模式和观测资料，探讨了最容易导致正IOD事件发生的初始扰动。这些初始扰动的主要模态定义为最优前期征兆。类似地，我们也探讨了最容易导致正IOD事件发生冬季预报障碍的初始误差。这些初始误差的主要模态定义为最快增长初始误差。结果表明，最优前期征兆主要分为两类，且两类的模态几乎相反，都在表层和次表层分量表现为明显的东-西偶极子模态，且大值区主要集中在赤道东印度洋次表层区域。类似地，最快增长初始误差也分为两类，且在表层和次表层区域表现为东-西偶极子模态。因此，最优前期征兆和最快增长初始误差具有空间相似性，且两者的大值区都集中在赤道东印度洋次表层区域。进一步的敏感性试验表明，赤道东印度洋次表层区域是IOD事件预测的目标观测敏感区。如果优先在该区域增加观测，不仅可以减小初始误差，改善初始场的精度，进而减小预报误差，还可以提前捕捉到IOD事件的前期信号，从而大大提高IOD事件的预报技巧。