海洋所研究揭示東南印度洋熱浪次季節(jié)可預(yù)報性
近日,中國科學(xué)院海洋研究所海洋熱力學(xué)過程與氣候變化研究組聯(lián)合大氣物理研究所和南海海洋研究所團隊在熱帶東南印度洋海洋熱浪預(yù)報研究方面取得新進展,研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Climate Dynamics。
熱帶東南印度洋(SETIO)的海洋熱浪頻發(fā),對當(dāng)?shù)睾Q笊鷳B(tài)系統(tǒng)、漁業(yè)資源及沿岸氣候造成了嚴重沖擊。已有研究表明,向東傳播的熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩(MJO)是調(diào)制該海域南半球夏季海洋熱浪發(fā)生與演變的關(guān)鍵因子。然而,MJO是否可以作為預(yù)報SETIO區(qū)域海洋熱浪的先兆因子,仍需進一步驗證。針對這一科學(xué)問題,本研究通過對中國科學(xué)院大氣物理研究所研發(fā)的FGOALS-f2次季節(jié)-季節(jié)(S2S)業(yè)務(wù)化耦合預(yù)報系統(tǒng)的預(yù)報結(jié)果進行分析,系統(tǒng)評估了MJO作為先兆因子預(yù)報SETIO區(qū)域海洋熱浪事件的可行性。
研究結(jié)果顯示,F(xiàn)GOALS-f2對MJO相關(guān)的大氣對流和海表溫度(SST)異常具有顯著的預(yù)報技巧,有效預(yù)報時效分別可達15天和20天。針對2000~2018年間發(fā)生的夏季海洋熱浪事件,該模式表現(xiàn)出良好的性能:在提前10天和15天時,預(yù)報準確率分別高達 61% 和 56%;即便提前20天,仍有 44% 的事件被準確捕捉。研究進一步揭示了MJO的不同位相對海洋熱浪的發(fā)生概率和預(yù)報時效具有顯著影響(圖2)。例如,從RMM相位1起報時,10~15天后SETIO發(fā)生海洋熱浪的概率達到25%,遠高于其他位相(如第5位相僅為8%)。而從RMM相位7起報時,20~25天后的海洋熱浪發(fā)生概率亦可達 13%。研究團隊通過深入分析發(fā)現(xiàn),預(yù)報誤差隨預(yù)報時長的增加而增大,主要源于模式中大氣對流的模擬偏弱,導(dǎo)致海溫變化的幅度減小且相位轉(zhuǎn)換滯后。這一發(fā)現(xiàn)強調(diào)了與MJO相關(guān)的大氣對流的模擬準確性對海洋熱浪預(yù)報的重要影響,為提升海洋熱浪的次季節(jié)尺度的預(yù)報能力提供了新的思路。

圖1 不同預(yù)報時效下對熱浪事件的成功預(yù)報(Hit)、漏報(Miss)和虛報(False Alarm)

圖2 1999~2018年夏季(11~4月)從不同MJO位相起報時,SETIO區(qū)域在30天提前預(yù)報時間(LT)內(nèi)的預(yù)報(a)和觀測(b)的海洋熱浪發(fā)生概率
論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所畢業(yè)博士研究生崔展嫻,通訊作者為海洋所李元龍研究員,合作者包括大氣所包慶研究員、南海所張磊研究員、海洋所王凡研究員等。該研究得到了國家自然科學(xué)基金等項目的支持。
論文信息:
Cui, Z., Li, Y.*, Liu, Y.?et al.?Impact of Madden–Julian Oscillation on the forecast of marine heatwaves in the southeastern tropical Indian ocean.?Climate Dynamics,?64, 90 (2026). https://doi.org/10.1007/s00382-026-08068-5
相關(guān)研究:
Cui, Z., Li, Y.*, Guo, Y., Wang, F. Impacts of the Madden-Julian Oscillation on marginal sea heatwaves of the southeastern tropical Indian Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans. 129 (2024). e2023JC020867,?https://doi.org/10.1029/2023JC020867
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