气旋是大气与海洋、热带与极地之间能量交换和水汽输送的重要桥梁,而南大洋是全球气旋活动最频繁的海域之一,也是进行南极科考的重要海域和必经之路,因此南大洋气旋的研究有着重要价值。得益于再分析数据的发展与计算机技术的进步,客观追踪算法被开发并广泛应用于气旋中心的识别与轨迹追踪中,得到了比较客观的南大洋气旋气候态特征,但其识别结果现今仍存在较大的不确定性。
我实验室极地海洋与气候变化创新团队系统研究了数据分辨率对南大洋气旋追踪的影响。通过对ERA5再分析数据进行不同分辨率(T42/T63/T106)的空间滤波预处理,优化得到了多套1980-2020年南大洋气旋轨迹集。研究发现高空间分辨率可识别更多的气旋轨迹,而时间分辨率的增加会减少轨迹的数量、寿命和移动总距离。特别是,团队创新提出了一种新的轨迹配对方法,显著提高了轨迹集间配对率的准确性。该研究为在气旋客观跟踪算法中应用高分辨率数据提供了重要参考。
研究成果于2022年9月16日被国际著名期刊Monthly Weather Review 录用发表,题目为“Impact of data resolution on tracking Southern Ocean cyclones”。中山大学大气科学学院博士生钟锐为第一作者,创新团队核心成员、中山大学大气科学学院杨清华教授为通讯作者,合作者包括实验室主任陈大可院士、吴仁豪副教授和英国雷丁大学Kevin Hodges博士。
该研究得到了国家自然科学基金和南方海洋实验室创新团队建设科研经费的支持。
图1. 应用新的轨迹配对方法得到不同轨迹集中的配对轨迹示例。每组中的轨迹来自相同时间分辨率的轨迹集(a)1小时,(b)3小时,(c)6小时。最长的轨迹B2来自3hT42轨迹集,是图中所有轨迹的最佳匹配。方形标志为气旋生成位置,圆形为气旋各个时刻的轨迹点,各条轨迹的命名位于地图上沿。