全球变暖背景下赤道东太平洋SST年循环变化机理研究

The eastern equatorial Pacific has a pronounced westward propagating sea surface temperature (SST) annual cycle. This unique dynamic equatorial SST annual cycle is an important component of the tropical climate system. It is closely connected to annual variations in the Walker Circulation, Intertropical Convergence Zones (ITCZ), Hadley Circulation and ENSO over the tropical Pacific. Both changes of the mean climate state and coupled ocean-atmosphere interactions in response to global warming, lead to the changes of the SST annual cycle in the eastern equatorial Pacific. The state-of-art climate model simulations of this dynamic annual cycle remain with significant biases. Meanwhile, most of the previous studies utilize the heat budget diagnostics to analyze the essential mechanisms of the SST annual cycle. However, the heat budget diagnostics alone is not adequate to discern its internal ocean-atmosphere coupling and external forcing. This proposal will use a coupled dynamical diagnostic framework to analyze and estimate the changes of the SST annual cycle in response to global warming in terms of its internal dynamics and external forcing factors, providing strong support for improving the simulation of the SST annual cycle and ENSO and the prediction of climate change in climate models.

赤道东太平洋存在着显著的向西传播的海表面温度(SST)年循环。该海域年循环的形成机制不仅包括海气耦合动力因素，还包括赤道上半年周期的太阳强迫以及赤道外年周期的太阳强迫。该年循环是热带气候系统的重要组成成分，它与热带太平洋海域的沃克环流、热带辐合带(ITCZ)、哈德莱环流的年变化以及ENSO都有着密切的关系。在全球变暖背景下，赤道东太平洋的气候平均态以及海气相互作用过程会发生很大的变化，进而SST年循环也会相应地发生变化。目前最新的气候模式依旧不能正确地模拟SST年循环。同时，现有的研究大部分都是通过热收支计算来分析它的发生机制，然而这种方法不足以区分和辨别内部动力因素和外部强迫因素。本项目将利用一个新的耦合动力诊断框架来定量地分析全球变暖前后SST年循环的变化以及估算其内部动力因素和外部强迫因素的贡献，为提高气候模式对SST年循环、ENSO的模拟以及对未来气候变化的预测提供参考和指导。

赤道东太平洋存在着显著的向西传播的海表面温度(SST)年循环。该海域年循环的形成机制不仅包括海气耦合动力因素，还包括赤道上半年周期的太阳强迫以及赤道外年周期的太阳强迫。该年循环是热带气候系统的重要组成成分，它与热带太平洋海域的沃克环流、热带辐合带(ITCZ)、哈德莱环流的年变化以及ENSO都有着密切的关系。在全球变暖背景下，赤道东太平洋的气候平均态以及海气相互作用过程会发生很大的变化，进而SST年循环也会相应地发生变化。.目前最新的气候模式依旧不能正确地模拟SST年循环。同时，现有的研究大部分都是通过热收支计算来分析它的发生机制，然而这种方法不足以区分和辨别内部动力因素和外部强迫因素。本项目的主要研究内容是利用一个新的耦合动力诊断框架来定量地分析全球变暖前后SST年循环的变化以及估算其内部动力因素和外部强迫因素的贡献。.本项目借助观测和大量CMIP5模式数据研究该海区年循环对CO2增加引起的全球变暖的响应。通过对全球变暖模态和现今模态下的SST年循环进行比较，我们发现全球变暖后，4个模式的年循环加强了，4个模式减弱，其余的7个模式没有明显变化。也就是说，全球变暖前后，该海区年循环强度并没有明显变化。接着我们用Chen and Jin (2018)创建的年循环耦合动力诊断框架去估算它们的衰减率、传播速度、年周期和半年周期的外部强迫。分析发现全球变暖前后年循环的内部动力因子和外部强迫因子都发生了改变，因此变暖前后年循环的强度没有明显变化可能是内部动力因子和外部强迫因子相互补偿的结果。本项目的研究结果将为提高气候模式对SST年循环、ENSO的模拟以及对未来气候变化的预测提供参考和指导。