【厄尔尼诺系列之八】 21000年以来的厄尔尼诺瞬变模拟

​瞬变模拟实验简介...



上回说到，我们可以利用瞬变模式的瞬变模拟更加清楚地看到过去气候条件下ENSO的演变，更好理解ENSO在轨道尺度缓慢变化和气候突变下的响应。理想的情况下，这个模拟应该尽量包含各种真实的外强迫，以便于模式结果与代用资料直接比较时间序列；在条件允许下，需要进行更多的敏感性实验，以便区别研究每一项气候外强迫的影响。下面就介绍一下我们所分析的一组实验。

TRACE实验采用了美国国家大气科学研究中心开发的CCSM3全耦合模式，包括大气、海洋、陆面、海冰四个模块。我们分析了CCSM3模式模拟的5组实验（图1），分别为基准实验TRACE和另外4组敏感性实验。

TRACE实验从LGM（末次冰盛期，距今约2.1万年）强迫下的平稳态开始积分，之后受到一整套真实瞬变的外强迫，包括太阳轨道参数、大气温室气体、淡水通量和陆面冰川。其中，轨道参数主要改变了轨道偏心率、轨道倾角和岁差效应（图2a灰线）；温室气体浓度变化根据南极冰芯重建设置（图2d黑线）；陆面冰川根据ICE-5G重建修改，从距今1.9-1.7万年每千年变化一次，之后则每500年改变一次（图2f，实(虚)线为北(南)半球冰川体积）；海岸线和海底地形在距今13100年、距今12900年、距今7600年和距今6200年改变了，分别由于Fennoscandian冰川的消退、白令海峡的打开、哈德孙湾的打开和印尼贯穿流的开通；淡水通量强迫大致根据海平面高度的记录和冰川消退以及淡水注入的地理学证据改变。例如，淡水强迫事件MWP-1A由南极大陆冰盖和北美大陆的Laurentide冰川消退共同作用，分别贡献了15米和5米的等效海平面上升。TRACE单强迫模拟实验的积分方法和TRACE类似，但是每个实验只变化单独的外强迫，而其他强迫在整个模拟中都固定在它初始LGM的值。四组模拟中，ORB和CO2从TRACE的22000年初始场开始积分；ORB只改变了太阳轨道参数瞬变外强迫，CO2只改变了温室气体浓度。MWF和ICE实验从距今1.9万年起开始积分，MWF只由淡水通量强迫，ICE只由变化的陆面冰川强迫。更多关于TRACE实验的细节可以参考（He，2011）。

TRACE 实验结果较好的还原了过去21000 年的代用资料重建的气候变化（Liu等,2009;Shakun 等,2012）。在赤道太平洋，年平均SST 与温室气体浓度密切相关（图2d）。赤道东太平洋的SST 南北温度梯度（图2c红线）与淡水通量强迫（图2a 黑线）以及其引起的AMOC 强度变化（图2b 红线）对应较好,也很好地重现了代用资料重建的AMOC 强度（图2c 黑线）。

TRACE 实验模拟的ENSO 振幅变化比较复杂(图 2e)，这也是我们的研究重点。篇幅有限，留待下回讨论。

Reference

He, F., 2011: Simulating transient climate evolutionof the last deglaciation with CCSM3, University of Wisconsin-Madison.

Liu, Z., Z. Lu, X. Wen, B. Otto-Bliesner, A.Timmermann, and K. Cobb, 2014: Evolution and forcing mechanisms of El Nino overthe past 21,000 years. Nature,515, 550-553.

Liu, Z., and Coauthors, 2009: Transient simulation oflast deglaciation with a new mechanism for Bølling-Allerød warming. Science,325, 310-314.

Shakun, J. D., and Coauthors, 2012: Global warmingpreceded by increasing carbon dioxide concentrations during the lastdeglaciation. Nature,484, 49-54.

~~~~~~~~~【预告】~~~~~~~~~~

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