MJO和全球变暖：CCSM4的研究外文翻译资料

 2022-11-26 20:17:51

英语原文共 14 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

MJO和全球变暖：CCSM4的研究

Aneesh Subramanian bull; Markus Jochum

Arthur J. Miller bull; Richard Neale bull; Hyodae Seobull;

Duane Waliser bull; Raghu Murtugudde bull;

收到日期：2012年12月11日/接受日期：2013年6月13日/在线发布日期：2013年6月27日

copy;Springer-Verlag柏林海德堡2013

摘要 Madden–Julian 振荡 (MJO) 振幅和方差在人为气候变化中的变化是评估的1°名义决议社区气候系统模型, 版本 4 (CCSM4), 它有一个合理的代表 MJO特征动态地和统计地。将二十世纪的CCSM4与二十一世纪最热门的投影（代表性浓缩途径8.5，或RCP8.5）对最后20年进行MJO特征进行比较，其中包括风的空间方差分布，降水和输出的长波辐射，事件振幅，相位和持续时间的直方图，以及复合阶段的地图。RCP8.5 的出现增加了季内降水、大振幅 MJO 事件、中部和东部热带太平洋地区 MJO 降水的变化, 以及与降雨相对应的相 MJO 发生频率更高的情况。在印度洋地区。这些特征与温室变暖条件下水文循环的数量增加的概念是一致的。反之, 活动 MJO 日数减少, 在未来的气候状态下, MJO 事件的减弱也会减少。因为热带降雨变率在该地区的社会经济福利中起着重要的作用，所以这些结果引起了对这些变化的进一步研究。

A. Subramanian（＆）AJ Miller SIO,UCSD,La Jolla,CA 92037,USA电子邮件：acsubram@ucsd.edu

Jochum 气候与地球物理部，丹麦哥本哈根Niels Bohr研究所

·

R. Neale 美国科罗拉多州博尔德国家大气研究中心气候与全球动力部门

H. Seo 美国马萨诸塞州伍兹霍尔市伍兹霍尔海洋研究所物理海洋学系

D.沃尔泽 加州理工学院喷气推进实验室，加利福尼亚州帕萨迪纳市

R. Murtugudde 地球系统科学跨学科中心，马里兰大学，学院公园，医学博士，美国

关键词 : MJO 气候变化 CCSM4

  1. 介绍

Madden-Julian振荡（MJO）是地球气候系统中占优势的热带季节内模式（Madden和Julian1994;张2005; Lau和Waliser2012）。有研究显示MJO影响季风系统的变化（Lau和Waliser，2012; Waliser 2006），与El Nino /南方振荡事件（McPhaden1999; 张和Gottschalck2002; 刘2005），并影响深海洋变化（马修斯2004;Matthews等人2007）。在Jones和Carvalho的历史气候记录中观察到MJO统计资料的长期变化（2006）。这表明背景条件的变化可能会影响MJO性质（也参见Zhou et al。2012b）。未来的气候情景模拟与全球耦合模式ECHAM4（Liu et al。2012）揭示了MJO在与全球变暖相关的条件下趋于放大。但是其他的MJO行为的各个方面，如地区结构的变化，发生的频率和事件的规模，在这个全球变暖背景下还没有得到广泛的研究。

在这里，我们研究了社区气候系统模型第4版（CCSM4）中MJO对二十一世纪极端气候变化情景的变化。如Subramanian等人所示，CBSM4具有动态和统计的MJO特征的合理表示。（2011）用于CCSM4的工业前控制运行。这里的重点是与20世纪的模拟相比较，分析全球变暖情景下MJO结构和振幅的变化。通过比较MJO反应的标准化措施（Waliser et al。2008），可以对这两次运行进行比较，以估计由温室气体强迫引起变化的气候对这种重要的热带变率模式的影响。

虽然多年来模拟MJO动力学的改进已经发生，但是全球气候模式仍然不能实际上再现观测到的MJO的所有特征（张2005; Lin等人2006）。这项研究的目的是显示在一个特定的极端气候变暖情景下，对于一个模拟MJO的模式，MJO活动可能发生的变化的预测。了解MJO对全球变暖这种极端情况下最为明显的可能反应。尽管全球气候温度对温室气体的增加幅度的响应仍然存在很大的不确定性，但是一些气候响应与温度响应紧密相关（Held和Soden2006; Meehl等人2012）。其中大部分直接或间接与低对流层水汽有关。由以前的研究表明，随着气候变暖，低对流层水汽将会增加（Seager et al。2012; 奥戈曼和施耐德2009b; 赫尔德和索登2006;Trenberth等人2003;艾伦和英格拉姆2002），呈现与水文循环密切相关的关键现象，如MJO，可能会因水汽增加而改变。这里发现的结果确实表明MJO活动的强度和空间结构确实发生了重要的变化。

部分2简要描述了CCSM-4模型，观测数据集以及用于诊断MJO的方法以及与全球变暖相关的变化。部分3描述了由于全球变暖引起的热带地区平均气候在动力学和水文领域的变化。部分4比较未来气候与20世纪MJO响应，并描述MJO未来气候结构和活动的主要变化。部分5给出了一个总结和讨论。

  1. 模型模拟和方法

2.1 CCSM-4模型

社区大气模型的第26版（CAM4）中，CCSM4包括标称1°分辨率（0.9°* 1.25°）的有限体积动力学核心。 CAM4中的动力学和潮湿物理学已经发生了一些变化（Gent et al。2011, 2010）。有限体积动力学核心（Lin2004）代替了谱Eule- rian核心作为CAM4的默认动态核心。深对流方案有两个主要的改进：对流可用势能（CAPE）的计算现在是基于一个稀释携带的包裹（Neale et al。2008），根据里氏（Richter）和拉希（Rasch，2008）。 对流方案的改变为CAM4的平均大气环境提供了显着的改善（Zhou et al。2012a），当CAM4与CCSM4耦合时，改进更大（Gent et al。2011）。更加惊人的是热带地区短暂气候变率的改善，与较高频率的对流强迫和动态耦合变率有关（Neale et al。2012）。强降水事件更为频繁，降水日循环更为准确，MJO的代表性（Subramanian et al。2011; 周等人2012b）和ENSO（Neale et al。2008; Deser等人2012）得到改善。CCSM4海洋模式的许多方面（1°分辨率，赤道经向改进至0.25°）也有所改善（Gent et al。2011），导致了赤道海流的锐化和热带不稳定波的更现实的表现（Jochum et al。2008).

这里的分析侧重于比较对耦合模型项目（CMIP5）进行的CCSM4模拟。我们分析了当前的一个气候CCSM4实验，其中包括二十世纪人类和自然强迫的组合（Gent et al。2011）。人为强迫包括时间演变的温室气体，还包括规定浓度的对流层臭氧，平流层臭氧，硫酸盐气溶胶和黑色和初级有机碳气溶胶的空间和时间演变的直接影响。

CCSM4代表性的浓缩途径（RCPs）也可用于实验（Lamarque et al。2010, 2011; Meehl等人2012）。这些条件提供了使用特定的社会经济模型（Moss et al。2010）。我们分析了RCP8.5的情况，它将全球平均顶部大气辐射平衡改变了8.5 W / m2。 这个运行是由极端的气候变化情况所决定的，这种情况最有可能在MJO的变化中显示出强烈的信号。对于这个分析，我们考虑一下1981 - 2000年的20年时间2081-2100作比较。我们首先讨论下面章节中有关MJO变化的平均SST和热带大气环流的变化，然后在随后的章节中讨论MJO本身的变化。

    1. 方法

CCSM4模型20世纪运行和21世纪运行的时间序列变量保存为每日平均值分析。在取消了各个世纪最后20年的气候平均值之后，计算了每次运行的最后20年的风，降水和出射长波辐射（OLR）的异常情况。然后用20-100天带通滤波器过滤异常场以隔离MJO信号。计算两个世纪的方差，波数频率功率谱及其差异。利用多元EOF分析（Wheeler和Hendon2004）对850和200 hPa的纬向风和OLR进行分析，得出热带地区前两种变率的线性模式，其结果解释了大约40％的变化。然后通过进一步分析这些EOF的主要组成部分和EOF的空间分布来说明由此确定的MJO场的差异。MJO活动的直方图，定义为MJO振幅超过某个阈值（1.0或1.5，如表1）连续至少10天。MJO阶段也被用来诊断变化，MJO阶段被定义为MJO活跃在全球热带四个地区的天数。根据从EOF分析的前两个PC得到的MJO指数，计算两个20年期MJO演化的复合地图（如Waliser et al。2008)。

3 平均气候及其变化的变化

Stevenson等人描述了这两个CCSM-4运行中SST的变化。（2011）。SST在整个热带地区增加，赤道太平洋SST的东西向梯度在东热带减小，而在西热带则增加，如图1的两个图片所示。总的来说，如Karnauskas等人所述，平均东西向SST差值是按赤道太平洋东部和西部的面积平均SST计算的。（2009）从二十世纪的大约4.2°下降到二十一世纪的3.8°。

正如Tokinaga等（2012）表明，在这些SST梯度变化的情况下，Walker环流圈可能发生一致的变化。我们计算了他们的Walker单元变化的量度，它是基于海平面气压（SLP）和SST的平均面积赤道纬向梯度。这对运行的结果d（SST）= -0.4K / 60年，d（SLP）=？0.03 hPa / 60年，并不意味着强烈沃克环流圈的变化已经发生（并落在他们的图3图表附近的二十世纪再分析值）。

为了进一步确定赤道大气环流垂直结构的可能变化，图2 展示了当前气候的850mb风，以及二十一世纪的变化。海平面上的西风加强，赤道中太平洋的东风加强，二十一世纪的平均状态加强，导致赤道西太平洋更加趋于一致。在21世纪的情况下，500 mb的垂直速度（图1）。3）也在MC和日期线之间增加，表明该地区的Walker环流圈的上升气流分支的局部强化。在二十一世纪200兆（图2），该地区也会出现较强的分歧。综合来看，赤道西太平洋地区气压上升更为强烈，地面附近气流更加紧密，气压偏差加强。然而，这个地区在二十世纪平均气候的MC上空最强的地区东部更远。

在热带东太平洋，图片不太清楚。东风减少850毫巴，减少置信区间表示5％的显着性水平，基于使用关于直方图的标准误差的关系的双侧t检验，SD = Nk-N2/ N，（其中Nk是每个bin中的样本大小）（DAgostini2003），每16天假定为一个独立样本。

k

表1 MJO活动天数（定义为MCSO振幅[CCSM4 [RCP8.5（二十一世纪） - （二十世纪）]中的天数[上表为1.5，下表为1.0]

西半球

印度洋

海洋大陆

西太平洋

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[22338]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

原文和译文剩余内容已隐藏，您需要先支付 30元 才能查看原文和译文全部内容！立即支付

以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。

您可能感兴趣的文章