全球气候变化背景下,北极海冰显著衰减,并多次刷新历史低值。北极海冰的显著衰减为北极航道开通提供了机遇,同时也对北极海冰预测提出了更高的要求。但由于北极天气恶劣,现场观测匮乏,人们对北极海冰变化的物理过程认知十分有限,这使得北极海冰预测仍具有很大的挑战。
相比于传统气候预测与天气尺度预报,次季节尺度到季节尺度(2周至2个月)的预测研究较为稀缺,这造成对该时间尺度的北极海冰预测能力仍缺乏足够的认识。为提升对次季节至季节尺度的预测能力、增强对该时间尺度上可预测性的了解,世界气象组织于2013年发起了次季节至季节预测研究计划,并推出次季节至季节尺度预测数据集。
基于该预测数据集,前人系统研究了国际主流业务预测系统对北极海冰范围的预测能力,发现不同数值模式的预测能力差异较大,其中欧洲中期天气预测中心的预测能力最强,有效预测时长可超过45天,但该研究尚未评估海冰厚度的预测能力。考虑到北极海冰厚度预测信息在气候变化研究与预测以及航道运输活动中的重要作用,评估研究现有的北极海冰厚度预测能力显得亟为迫切。
基于我实验室极地海洋与气候变化创新团队研发的北极海冰再分析数据CMST,本研究首次系统评估了欧洲中期天气预测中心对未来0-46天的北极海冰厚度预测能力。研究表明,受较大初始场误差影响,北极海冰厚度预测的误差较大,与惯性预测相比缺乏足够的预测技巧。北极冰厚预测误差呈现在波弗特海高估、中央海区低估的特点,且具有明显的季节性特征。本研究为北极海冰预测研究发展提供了重要参考。
图1.(a)欧洲中期天气预测中心以及惯性预测对北极海冰厚度的预测误差随预测时长的变化曲线;(b)欧洲中期天气预测中心初始预测误差;(c)欧洲中期天气预测中心第46天预测误差。
研究成果于2022年4月13日被国际著名期刊Geophysical Research Letters(中科院SCI一区TOP,影响因子4.720)录用发表,题目为“The Challenge of Arctic Sea Ice Thickness Prediction by ECMWF on Subseasonal Time Scales”。中山大学大气科学学院博士生修勇武为第一作者,我实验室创新团队骨干成员、中山大学大气科学学院罗昊博士为通讯作者,合作者包括实验室主任陈大可院士,创新团队核心成员、中山大学大气科学学院杨清华教授,欧洲中期天气预测中心Steffen Tietsche和Jonathan Day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。
原文链接:
https://doi.org/10.1029/2021GL097476(阅读论文请点击“阅读原文”)