第八届青年地学论坛

由于大气的混沌特性，传统观点认为大气运动的可预报性上限大约是两周。然而对于持续时间长、强度比较强的乌拉尔阻塞事件来说，在考虑到边界条件的情况下其可预报性是可以超过两周的。研究发现，北极海冰密集度(SIC)作为大气边界场，对乌拉尔阻塞事件的延伸期预报具有重要影响。本研究将条件非线性最优边界扰动(CNOP-B)方法应用到复杂的通用大气模式CAM4中，使用基于旋转经验正交分解的粒子群智能优化算法，得到了延伸期时间尺度上对乌拉尔阻塞事件预测影响最大的边界误差(OGBE)。结果显示，对于每一个乌拉尔阻塞事件存在着两类OGBE，它们都主要集中在格陵兰海、巴伦支海和鄂霍次克海。第一类OGBE主要表现为这些海域SIC的正异常，其使得第4候的乌拉尔阻塞事件减弱，而第二类OGBE主要表现为这些海域SIC的负异常，其使得第4候的乌拉尔阻塞事件增强，并且第一类OGBE对乌拉尔阻塞事件的影响显著大于第二类OGBE。
进一步诊断分析表明，对于第一类OGBE，三个海域的SIC正异常首先通过影响非绝热加热过程使得对流层低层温度降低，然后通过温度平流和对流过程使得对流层低层的温度扰动范围扩大。在第3候，对流层中层的温度异常与对流层低层相当，格陵兰海附近有较明显的负温度响应，使得北大西洋区域的经向温度梯度增强，进而使得该区域的500 hPa纬向风增强，从而不利于下游阻塞的形成与维持。与此同时，巴伦支海附近有显著的温度负异常，对应于乌拉尔区域附近的经向温度梯度增强和500 hPa纬向环流增强，不利于乌拉尔阻塞的形成。而第二类OGBE影响乌拉尔阻塞的机制与第一类OGBE相反。上述结果表明，格陵兰海、巴伦支海和鄂霍次克海的SIC误差在4候时间尺度上会显著影响乌拉尔阻塞的预报，而SIC扰动的局地性特征对于北极海冰目标观测敏感区的确定以及实施目标观测都具有一定的指导作用。

北极海冰,大气阻塞,可预报性