北半球气候学和风暴的年际变化追踪NCEP CFS的模型

文摘

评估风暴的气候学和年际变化跟踪在气候模型代表一个不错的方式来评估他们的能力来模拟天气现象。我们从国家环境预报中心的生成风暴跟踪(NCEP)气候预测系统(CFS)模型对北半球风暴(NH)和比较他们跟踪来自NCEP再分析我的数据,欧洲中程中心预测(ECMWF) ERA40数据,和CFS再分析数据。评估年际变化,我们分析厄尔尼诺现象的影响,北大西洋涛动(NAO),和印度洋偶极子(IOD)。我们表明,CFS模型能够模拟现实风暴跟踪NH的频率和强度。CFS风暴跟踪展览合理应对厄尔尼诺和国家审计署。然而,它没有捕获的IOD年际变化。自一个风暴的路径跟踪响应外部强迫通过罗斯比波由于反常加热,CFS模型可能无法捕捉这种效应尤其是异常加热IOD比厄尔尼诺现象的地方。我们的评估是,慢性疲劳综合症模型的风暴路径响应敏感外部强迫的力量。

1。介绍

与气候模型不断发展的时间和空间分辨率越来越精致,它已成为可行的探索能力模拟天气风暴。的重要性在气候模型很好地总结了调查风暴Chang和傅1),他说,中纬度风暴代表联系天气和大气环流的维护。分析风暴跟踪气候模型都支持这一想法,气候模型能够模拟温带气旋。一般来说,利用两种方法来评估风暴跟踪:欧拉和拉格朗日。方法使用前band-passed中期或上层高度场数据(例如,500 hPa)和最强的波活动定义一个风暴,而后者使用最低海平面压力(MSLP)或850 hPa涡度定义的风暴。最早的风暴跟踪工作使用拉格朗日方法没有一个自动程序通过检查风暴天气地图上(例如,Petterson [2],克莱因[3],Reitan [4],Zishka和史密斯[5])。模型数据成为可在每月subdaily颞鳞,欧拉方法通常是利用。例如,刘和纳6]检查500 hPa高度和MSLP冬天从12 GFDL模型的模拟分析时空变化与远程并置对比模式如太平洋北美(机构)模式。j·s·Frederiksen和c . s . Frederiksen [7,8)2级原始方程模型用于南半球研究各种现象与风暴之发展形成,阻断和远程并置对比。张(9]分析了每天300 hPa经向风GFDL大气环流模式(GCM),发现该模型产生相干的季节性变化类似于ECMWF再分析数据。最后,格拉夫和LaCasce [10]利用NCAR band-passed 50 hPa过滤数据社区气候模型版本3,发现良好的协议与数据从NCEP-NCAR再分析数据。

虽然的欧拉方法允许一个很好的评估特性相关的大气环流风暴,风暴的拉格朗日方法提供了一个更加synoptic-oriented视图跟踪由气候模型生成的。例如,兰伯特et al。11)用拉格朗日方法评估来自大气风暴跟踪在13个模型和建模项目(AMIP)相互比较。他们发现大规模风暴事件的协议与风暴产生ECMWF(时代)的数据,尽管区域差异被发现(例如,模型难以模拟lee-mountain气旋生成)。Bengtsson et al。12]使用850 hPa涡度比较风暴ECHAM5耦合模型和ERA40数据之间的追踪。类似于兰伯特et al。11与ERA40],他们发现优秀的协议数据,较弱的风暴轨迹生成在落基山脉的李。在后续研究中,Bengtsson et al。13)使用一个高分辨率版本的ECHAM5模型,发现了类似的风暴轨迹气候学Bengtsson et al。12]。然而,高分辨率ECHAM5产生更高的风和大量的降水与风暴比使用的低分辨率版本的ECHAM5 Bengtsson et al。12]。林。格里夫斯等。14]调查风暴在几个模型从哈德利中心与ERA40还发现优秀的协议。与其他研究不同的是,林。格里夫斯等。14)与semi-Lagrangian动力核心和模型使用欧拉核心。他们发现semi-Lagrangian核心产生更频繁的风暴与更好的定义比欧拉核心功能。

与欧拉和拉格朗日方法被频繁应用于评估风暴跟踪来自气候模型,一个问题是哪种方法是最合适的。Raible et al。15)两种方法相比,利用NCEP-NCAR和ECMWF再分析数据集(ERA40)和得出结论,这两种方法都有助于建模研究。然而,他们警告称,趋势表现出更多的方法之间的差异。这可能有助于解释各种各样的解决方案在评估全球变暖气候模型。例如,米尔et al。16)表示,普遍的共识是,全球变暖导致中纬度的频率和强度的增加减少风暴。然而,耿和日本雪松(17],沃特森[18]Bengtsson et al。13],Catto et al。19)发现了一个减少而不是增加强度。

虽然建模研究的重点是关于气候变化和再分析数据集,不太重视评估风暴在气候的年际变化模型。Chang et al。20.)表示,虽然有几个AGCM研究比较模型与观察到的气候学风暴轨迹变化由于低频流组件的变化AGCMS没有被广泛研究。Bengtsson et al。12)评估的影响ENSO对ECHAM5风暴跟踪模型,发现模拟风暴跟踪回应ENSO-like变化模型,特别是在太平洋。Bengtsson et al。12]还发现反应的强度大于ERA40分析。格拉夫和LaCasce10)也研究了ENSO影响通过均匀增加海洋表面温度(太平洋)朝赤道方向15°S NCAR社区气候模型版本3、发现了一个阻碍转变在北太平洋风暴跟踪中,类似于为和希金斯(21),常et al。20.陆,et al。22]。

在北半球,NAO发挥了重要作用,改变风暴跟踪。例如,布拉德伯里et al。23)检查,审计署对新英格兰风暴轨迹的影响,发现新英格兰西北部风暴频率下降在负NAO阶段,可能由于风暴跟踪与高纬度地区阻塞朝赤道方向转变。Seager et al。24)发现,在美国西部和东南部降水异常积极的ENSO /消极NAO政权也由于风暴轨迹的朝赤道方向转变。

最后,IOD,指东西方热带印度洋海温之间的波动(25),已发现与远程并置对比。类似ENSO, IOD的影响可能与罗斯贝波传播从由于对流加热异常。Saji和山形26)发现ENSO远程并置对比相反的阶段。IOD在气候模型的影响证明了Annamalai et al。27),他发现了一个负ECHAM5机构反应模型在印度洋应对气候变暖。远程并置对比由于IOD罗斯比波列可能造成的传播从印度东北部的加拿大28]。

我们的研究着重于评估气候学和风暴的年际变化跟踪从两个长集成美国国家环境预测中心(NCEP)气候预测系统版本1的气候模型相互比较项目1和2(标记CMIP1 CMIP2, resp)。这些模型模拟是相似的,除了稍微不同的初始条件。

我们风暴跟踪整个长度的每个数据集生成(97年和99年,分别地)和频率和强度相比气候学风暴轨迹生成与NCEP再分析我和ECMWF ERA40数据从1958年到2001年。我们还包括结果从高分辨率CFS再分析数据从1979年到2009年。在论文的其余部分,我们将把风暴轨迹称为“NCEP1”NCEP再分析数据集的,“ERA40”从ECMWF ERA40再分析数据集,和“CFSR”CFS再分析数据。

为了验证CFS的能力模型来模拟年际变化,我们生成一个季节性海洋尼诺指数(ONI),北大西洋涛动(NAO),和印度洋偶极子(IOD)指数从月度CFS模型数据。一旦我们建立了CFS模型能够模拟适当的年际变化,我们评估这些指标在风暴的影响跟踪频率和强度的模型。然后我们比较结果的年际反应再分析数据评估慢性疲劳综合症的能力模型来捕获这些反应。

我们的论文分为以下部分。部分2描述了方法。部分3描述了结果包括气候学和年际变化差异CFS模型模拟和再分析数据集。部分4提供了一个讨论和结论。

2。数据和方法

生成风暴,Serreze[中描述我们用拉格朗日方法29日和Serreze et al。30.]追踪风暴通过定位MSLP最低在给定的搜索半径。这种方法经常被使用在社区的气候。例如,Neu et al。31日)包含该方法相互比较的中纬度风暴诊断(IMLAST)项目,虽然Ulbrich et al。32)使用这个方法的相互比较各种风暴跟踪方法应用于ECHAM5 / OM1模型模拟使用sr aib的场景。两个Neu et al。31日)和Ulbrich et al。32)发现差异算法与计算弱气旋发生,而结果强劲更强的飓风。

coarse-gridded保证时序一致性的数据,我们从6小时生成风暴MSLP NCEP1中1958 - 2001年的数据和ERA40数据集,这是在2.5°×2.5°(纬度/经度)水平网格33,34]。我们还包括风暴轨迹产生长达MSLP CFSR数据从1979年到2009年,它有一个0.5°×0.5°(纬度/经度)水平网格35]。所讨论的霍奇et al。36),北半球气候学在几个高分辨率数据集是在良好的协议之间,相对于一个25年的粗网格日本再分析数据集。我们选择显示CFSR结果来评估高分辨率数据集产生年际变化。

风暴跟踪的模型,我们使用6小时MSLP CFS模型版本我描述的萨哈et al。37]。大气模型的组件有一个T62水平分辨率,与64年垂直层。虽然相对较粗,Bengtsson et al。13)指出,低和高分辨率的气候学ECHAM5模型产生类似的风暴。类似于为和希金斯(21),我们选择一个hPa阈值寻找风暴和步伐之间的最大传播距离为800公里。尽管这是一个高估的步伐之间的距离风暴可以旅行,它允许center-jumps的可能性也占我们使用的网格数据。

确定季节性风暴跟踪频率气候学,我们遵循的方法论为和希金斯(21装箱的飓风频率为5°×5°经度纬度学位盒子,这是足够大,以避免网格中的风暴被抓获太少,又足够小,以避免消除风暴轨迹的功能。

气旋强度,我们也使用的方法为,希金斯(21),现总结如下。首先,气旋强度(为每个气旋在频气候学计算)也被成5°×5°经度纬度学位盒子。接下来,我们生成的网格,季节性MSLP气候学为每个数据集。然后删除气象资料的趋势为每个网格框和减去从风暴轨迹数据来确定飓风强度。通过这种方式,我们占风暴的纬度的依赖性。

对于这项工作的年际变化部分,我们评估厄尔尼诺和国家审计署对北半球冬季风暴跟踪(JFM)。IOD,我们调查了影响从10月到12月(反应),自IOD在北半球秋天(其最大的影响28]。评估年际变化,我们执行两个分析:对风暴跟踪频率,厄尔尼诺现象,我们采用偏相关分析碘,NAO。偏相关允许特定气候影响的评估风暴跟踪通过消除其他潜在原因。例如,由于NAO和ENSO都可能影响风暴跟踪,利用偏相关消除NAO ENSO /风暴跟踪频率相关性确保ENSO可能风暴跟踪频率变化的原因。用偏相关Ashok et al。38)来确定IOD在SH风暴跟踪滤波的影响厄尔尼诺现象的影响,反之亦然。

在类似的方式,我们产生风暴跟踪频率相关性对ENSO, IOD, NAO。IOD与厄尔尼诺现象是由SST以来,他们代表外部强迫大气现象,比如风暴跟踪气候系统。不过,国家审计署来源于大气变量(例如,SLP或位势高度),所以它是气候系统的内部变化的代表。由于这个原因,我们并没有消除NAO IOD /厄尔尼诺相关分析。然而,我们消除了厄尔尼诺和IOD作为NAO相关的外部影响。

由于数据是暂时的不连续的强度,我们的第二个方法,评估是通过综合分析风暴强度年际变化对厄尔尼诺现象,碘,NAO。对ENSO的再分析数据集,我们使用了ENSO强度指数(EIS)中描述Kousky和希金斯(39]。我们选择了EIS,因为它代表了一种简单的five-class系统定义ENSO强度和由海洋尼诺指数(ONI) NOAA采用了作为其主要措施评估和预测ENSO事件(39]。EIS计算通过加倍海洋尼诺指数(ONI),定义为3个月移动平均海温异常的尼诺- 3.4。观察到ONI提供的气候预测中心(40]。

我们定义厄尔尼诺/拉尼娜周期季节性平均EIS的值大于或等于2和小于或等于−2,分别。CFS模型运行,我们也算ONI每次运行。由于厄尔尼诺Kousky标准和希金斯(39]可能不适用于ENSO可变性在CFS模型中由于不同的ENSO CFS模型中的变化相对于观察,我们使用一个标准偏差(SD)截止ONI决定厄尔尼诺/拉尼娜周期而不是EIS索引。我们选择SD截止0.75定义厄尔尼诺/拉尼娜周期,与中性时期定义在±0.5 SD范围。虽然有些武断,但这个选择确保足够的样本大小,同时也提供分离厄尔尼诺/拉尼娜事件和中性条件。通过这样做,我们客观地观察ENSO可变性分开模型模拟ENSO的变化。

NAO指数,我们使用的数据来源于MSLP从[41,42),而对于IOD,我们利用该指数从Saji et al。25),计算了IOD从印度洋海温资料43]。慢性疲劳综合症的模型模拟,我们重复上述NAO和IOD的指数。(即从EIS类别。,from strong positive to strong negative) were not available for the NAO and IOD indices, we used the SD cutoffs defined for the CFS ONI for IOD and NAO for all reanalysis and model datasets.

评价复合材料的统计学意义,我们应用了分数被弗洛伊德和西蒙44和白等。45)占样本量差异在每个网格框。小动物——一张长有意义标准应用于每个样本的90%。

3所示。结果

3.1。气候学

图1显示了NCEP1 JFM NH季节性频率气候学,ERA40, CFSR CMIP1, CMIP2。有很好的共识,积极风暴轨迹地区位于北太平洋和北大西洋再分析数据集(数据和模型1(一)- - - - - -1 (e))。所有数据也显示本地最大的气旋在落基山脉的李建议背风面风暴之发展形成,这是符合朗伯et al。11]。NCEP1尤其明显,相对于CFSR ERA40数据集,CMIP1, CMIP2, NCEP1 ERA40显示一个相当明确的跟踪从落基山脉的李五大湖(比较数据1(一)和1 (b)与数据1 (c)- - - - - -1 (e))。虽然不足为奇CMIP1 CMIP2显示有点弱Lee-Cyclone轨道,这是令人惊讶的看到它在CFSR鉴于其更高的空间分辨率。进一步的研究需要进一步探索,重点是CFS物理模型和时间采样。

风暴路径强度JFM气候学是显示在图中2。对所有模型和再分析数据集,冰岛和阿留申群岛的低点是有利的强度至少20 hPa低于气候意味着(数据2(一个)- - - - - -2 (e))。最大的强度的阿留申群岛和冰岛低点CFSR风暴,强度超过24 hPa(图2 (c))。CFSR的更强烈的飓风可能会由于其高空间分辨率所建议霍奇et al。36]。

3.2。慢性疲劳综合症模型变化

之前,我们讨论了模型模拟风暴的年际变化,研究CFS是很有用的模型模拟年际变化的能力。王等人。46)检查了32年的整体运行的模拟ENSO CFS模型来确定它的能力。他们找到了一个峰值的方差3 - 5年,类似于观察到的是什么。王等人。46)也确定事件相似的振幅强事件的观察。虽然王et al。46)发现,模型模拟ENSO是比观察和常规的变化幅度大于观察,他们得出的结论是,CFS模型适用于季节性预测的年际气候异常与ENSO相关。时间序列的CFS月度ONI如图3。CMIP1和CMIP2,大型ONI的年际变化明显,峰值大约2.5°C的事件模拟(数字3(一个)和3 (b))。进一步分析ENSO事件的行为,我们海温Hovmoller构造图30年时间包含强大的事件,如图3 (c)和3 (d)。显然是显示在两种运行,强大的事件(例如,2057年和2036年CMIP1 CMIP2,职责)。一个向东传播的异常现象也很明显,这是符合王et al。46]。

海温异常与IOD,展示我们相关的模型模拟IOD SST NH(图4)。CMIP1和CMIP2,清楚地看到偶极结构,类似于IOD事件中描述的成熟阶段Saji et al。25]。

最后,我们探讨了慢性疲劳综合症的模型模拟NAO能力。数据5(一个)和5 (b)显示相关的NAO SLP点。CMIP1和CMIP2的环形结构是显而易见的,在中纬度与正相关性,在高纬度地区负相关性。毫不奇怪,相关性最强的是集中在大西洋/欧洲部门。同意Thejll显示的模式等。47),利用NCEP再分析资料关联与SLP NAO 1973 - 2000。

所有的指标由CFS模型捕获时间和空间结构类似于观察到的是什么。在此基础上,CFS模型是一个适当的工具来探索与风暴年际变化的痕迹。在以下部分中,我们将比较CFS的响应模型风暴跟踪上述指标与结果我们再分析数据集。

3.3。年际变化:频率

评估风暴跟踪频率和年际变化之间的关系,我们采用偏相关技术中描述Ashok et al。38]。厄尔尼诺的影响评估风暴跟踪频率,我们消除了IOD的相关性。同样,我们也消除了IOD相关性的厄尔尼诺现象。从这些分析,我们决定对消除NAO以来,审计署内部气候系统的表现,而不是外部驱动。然而,我们消除厄尔尼诺和IOD NAO相关性,由于厄尔尼诺现象和IOD外部驱动。风暴的偏相关跟踪频率与厄尔尼诺NH图所示6。NCEP1 ERA40,结果是相似的,用积极(消极的)相关性在中纬度北太平洋和从墨西哥湾沿着东海岸向北和向东进入北大西洋(阿拉斯加西部的东向北大西洋北部美国)(数据6(一)和6 (b))。CFSR,相关性(相对于NCEP1和ERA40)在北太平洋更强,与其他地区在中国的格陵兰岛和部分正相关。美国东海岸的反应也限制在墨西哥湾CFSR(图6 (c))。此时,很难确定,如果差异是由于分辨率或颞抽样(例如,更频繁的厄尔尼诺现象发生在1980年代和1990年代)。需要额外的研究比较CFSR风暴跟踪coarse-gridded再分析风暴跟踪相同的时期,这是超出了本文的范围。同样(尤其是相对于NCEP1和ERA40),虽然较弱的应对厄尔尼诺现象是来自CMIP1(图6 (d))。NCEP1的关联模式,总的来说,ERA40, CFSR, CMIP1符合此模式与厄尔尼诺现象具有积极的太平洋北美(机构)模式(48)向南和位移的极地飞机在北太平洋。他们也类似于厄尔尼诺风暴轨迹综合描述为,希金斯(21]。负相关性在所有的数据集从阿拉斯加east-southeastward五大湖和east-northeastward北部加拿大东北部表明主导风暴轨迹在拉尼娜现象(图6)。CMIP2的响应有所不同,在墨西哥湾的正相关性不延长东北东部海岸,类似于CFSR(比较图6 (c)与图6 (e))。正相关性也缺乏CMIP2北太平洋,而正相关性发生在中国北部东地中海CMIP2相对于CMIP1(比较图6 (d)与图6 (e))。而令人鼓舞的是,有相当数量的协议模型模拟(尤其是CMIP1)和再分析数据集,之间缺乏鲁棒性CMIP1 CMIP2表明,谨慎是建议在评估CFS的年际变化模型。也许粗分辨率模型起着很大的作用。

IOD,相关的模式在NCEP1 ERA40数据集显示负数,但无意义的相关性从日本在东北的阿拉斯加湾(数字7(一)和7 (b))。也有一丝波动结构负(正)的相关性在加拿大西部和五大湖(加拿大中部),小面积的五大湖(数据很重要7(一)和7 (b))。这是更明显的CFSR数据集(五大湖负相关除外),与n .太平洋tripole结构组成的正相关关系从东日本北部太平洋西北部,跨越两侧负相关性(图7 (c))。正(负)相关性在加拿大中南部(加拿大东部)CFSR是相似的,尽管东部转移略为描述的IOD频率合成和Gottschalck [49,可能是罗斯比波传播的结果异常加热在印度洋Saji报道和山形26),最小值等。28),和小et al。50]。这将是有趣的进一步调查这种可能性与更广泛的数据集(例如,NCEP的预测高资料)。

CMIP1和CMIP2 IOD相关地图不同意再分析数据集。例如,CMIP1和CMIP2在日本表现出正相关性,虽然他们是消极的NCEP1 ERA40, CFSR相关性(比较数据7(一)- - - - - -7 (c)与数据7 (d)和7 (e))。CMIP2还显示了一个相当广泛的正相关性从阿拉斯加湾东到北极,不存在在所有其他的结果(比较图7 (e)与数据7(一)- - - - - -7 (d))。唯一的相似之处是一个正相关的领域在CMIP1加拿大中部,它同意相当不错(稍微取代西方)再分析数据集(比较图7 (d)与数据7(一)- - - - - -7 (c))。穷人CFS模型和再分析数据集之间的协议可能是由于慢性疲劳综合症模型无法生成远程远程并置对比局部异常热源(即。,比ENSO IOD)。

与IOD, NAO-induced风暴跟踪所有数据集显示了类似的模式,与格陵兰岛南部的正相关性和负相关性在中纬度欧洲北大西洋东部(图8)。这一结果并不令人惊讶,因为风暴跟踪和国家审计署都得到组成。有趣的是,正相关性也很明显远离NAO行动中心加拿大大部分地区和北太平洋再分析数据集(数字8(一个)- - - - - -8 (c)),尽管加拿大是较弱的正相关NCEP1 CFSR数据集和ERA40(图8 (c))。这些特性还在CMIP1(数字8 (d)和8 (e))。虽然显著相关的区域远离NAO中心的行动可能是由于污染NAO信号从其他来源,如ENSO偏相关消除这种可能性。相反,我们的结果表明,NAO本身是一个大的一部分远程并置对比模式影响风暴跟踪半球范围内。

3.4。强度年际变化:

复合材料强度的厄尔尼诺现象相对于拉尼娜现象表明,强(弱)风暴发生的大部分地区在北半球中纬度(40°N-45°N)和弱(强)风暴在极地纬度(70°N),特别是在北大西洋厄尔尼诺(拉尼娜)再分析数据集的数据9(一个)- - - - - -9 (c))。有趣的是,在北大西洋的偶极结构类似的负面NAO),同意罗杰斯(51),相关的振荡(所以)NAO南部。可见到类似模式CMIP2但CMIP1(数据走弱得多9 (d)和9 (e))。

复合材料强度的积极NAO显示强(弱)北大西洋风暴在高纬度和弱(强)风暴在中纬度北大西洋对应的积极(消极的)阶段NAO(数字10 ()- - - - - -10 (e))。与国家审计署的频率分析,讨论了影响NAO扩展远离NAO行动的中心,以更强的风暴扩展的极地地区北65°N的所有数据集(数字10 ()- - - - - -10 (e))。差异模型和再分析数据集是在地中海,在较弱的风暴(积极NAO相对于消极NAO)发生在再分析数据集,尤其是在靠近地中海北岸CFSR,但程度较轻CMIP2和不CMIP1(比较数据10 ()- - - - - -10 (c)与数据10 (d)和10 (e))。

NH风暴轨迹的反应强度IOD相当疲软,尽管积极IOD往往会产生更强烈的风暴在中央北太平洋和北大西洋中部大约50°N再分析数据集(数字(11日)- - - - - -11 (c))。CMIP1 CMIP2,这是缺席,尽管CMIP2显示面积更强烈的风暴在北大西洋50°N(数字11 (d)和11 (e))。相比之下,CMIP2产生那么强烈的风暴在北太平洋(图11 (e))。

由于风暴强度的反应IOD相当低调的即使再分析数据集,这个点NH IOD的影响是有限的。地处偏远,IOD的地方自然产生的反常加热相对于ENSO,难怪IOD在风暴的影响很弱,尤其是在CFS模型模拟。这将是有趣的重新评估潜在IOD的影响在高分辨率模型和再分析产品,以及数据的统计相关性如NCEP的预测高数据。

4所示。结论

CMIP1和CMIP2类似风暴跟踪频率气候学JFM再分析数据集,最大频率的北太平洋和北大西洋风暴跟踪。NH JFM强度气候学,所有再分析和模型数据突出显示,阿留申群岛,冰岛的低点。CFSR有更强烈的风暴附近的冰岛和阿留申群岛的低点,可能由于更高的空间分辨率CFSR数据集相对于其他再分析和模型的数据集。所有再分析/模型数据集显示落基山脉的背风面风暴跟踪从东向东北五大湖,这个跟踪在NCEP1和ERA40尤其明显。

的评估指标,如ONI NAO, IOD证明CFS模型能够模拟这些方面的年际变化。考试的赤道海温异常显示,慢性疲劳综合症模型产生ENSO-like响应,向东传播倾向。

NH风暴轨迹的反应频率的函数厄尔尼诺现象显示增加(减少)风暴跟踪频率在中纬度北太平洋和美国东海岸,减少(增加)风暴跟踪从阿拉斯加东格陵兰岛南部在厄尔尼诺(拉尼娜)类似于为再分析数据集和希金斯(21]。CMIP1,再分析数据集的结果是相似的。然而,CMIP2未能产生正相关性美国东海岸和表现出更少的定义良好的区域北太平洋的正相关。有趣的是,CFSR数据集也有美国东部正相关限制在墨西哥湾。不一致的反应CMIP1和CMIP2厄尔尼诺现象表明,慢性疲劳综合症模型展览大量敏感性大小与厄尔尼诺现象变化的外部条件。更高的分辨率,更乐团成员和更长的积分时间可能有助于解决这些差异。

尽管IOD NH风暴跟踪显示最弱的影响,一些有趣的特性是很明显的。例如,负(正)的相关性在加拿大西部和五大湖(加拿大中部)再分析数据集(特别是CFSR)建议的波动响应IOD风暴跟踪可能造成罗斯比波传播由于反常加热在印度洋。tripole结构也指出在北太平洋CFSR数据集。无论是CFS模型模拟显示这个特性。未来的工作调查更广泛的数据集,如NCEP的预测高资料可能有助于进一步阐明IOD在风暴的影响痕迹。

毫不奇怪,NAO显示最强的对NH风暴轨迹的影响。格陵兰岛南部的多(少)频繁的风暴发生,用更少的(更)频繁的风暴的中纬度北大西洋在积极(消极)NAO南欧。影响的NAO风暴跟踪被发现在最接近NAO中心地区以外的其他地区的行动。考虑到厄尔尼诺现象和分析的IOD被过滤掉,我们的结果表明hemispheric-scale响应NAO风暴跟踪的。

风暴路径强度复合材料对厄尔尼诺现象表明在北半球中纬度强(弱)风暴从40°N-45°N,较弱(强)风暴在70°N,以应对厄尔尼诺(拉尼娜)。偶极结构在北大西洋与国家审计署。这些特性通常发生在所有的数据集,尽管它在CMIP2弱得多。

NAO对NH风暴轨迹的影响强度是一个镜像在北大西洋,较弱(强)风暴在纬度高(中期)负(正)NAO。类似于NAO的频率响应、更强的风暴被发现远离NAO在极地地区的行动中心以北65°N和墨西哥湾进入北大西洋。后者符合南方风暴轨迹产生的高纬度地区阻塞与消极NAO有关。

IOD,更强烈的风暴发生在积极IOD 50°N和北大西洋中部的北太平洋中部的再分析数据集,而不是出现在模型模拟。我们的研究结果表明,远程并置对比相关IOD可能过于远离影响北半球风暴跟踪模型。我们目前正在评估如果对SH风暴跟踪IOD有更大的影响。

总的来说,我们的结果表明,CFS模型能产生现实的气候学风暴跟踪频率和强度。尽管产生合理的指数的年际变化的模型,模型的反应指数范围从优秀到不存在的。最好的反应是NAO和ENSO,碘是最弱的。我们的研究结果表明,慢性疲劳综合症的模型的风暴跟踪反应改善的函数外部强迫的力量。似乎太遥远的IOD产生加热CFS模型做出反应。需要进一步的研究来评估相关的物理机制CFS的年际变化。自从IOD风暴轨迹的影响甚至难以检测的再分析数据集,更高的分辨率和更广泛的数据集,如NCEP的预测高资料将有助于进一步孤立IOD的任何潜在影响。因为模型模拟并不总是表现出相同的风暴跟踪年际变化,分析高分辨率multimodel乐团将帮助进一步量化model-generated年际变化与风暴的痕迹。

免责声明

任何意见、发现和结论或建议在这种材料中表达作者的,不一定反映美国国家科学基金会的观点。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

承认

本研究在一定程度上是由美国国家科学基金会支持下奖。花絮- 1355406。

引用

1. e . k . m . Chang和y . f .傅”,使用平均流量变化作为一个代理来推断风暴轨迹年代际变化,“杂志的气候,16卷,不。13日,2178 - 2196年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. 美国Petterson”,大气的环流的某些方面,”纪念皇家气象学会学报》上,页120 - 155年,皇家气象学会,伦敦,英国,1950年。视图:谷歌学术搜索
3. w·h·克莱恩,”校长追踪和平均频率的气旋和反气旋在北半球,”研究论文40、气象局、华盛顿,美国,1957年。视图:谷歌学术搜索
4. c . h . Reitan”频率的飓风和风暴之发展形成北美,1951 - 1970,”每月天气回顾,卷102,不。12日,第868 - 861页,1974年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. k . m . Zishka和p . j .史密斯”的气候学气旋和反气旋在北美和周围的海洋环境和1950年7月- 77年1月,“每月天气回顾,卷108,不。4、387 - 401年,1980页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. 纽约。刘和m·j·纳”的频率依赖的结构和时间发展冬季对流层fluctuations-comparison GCM模拟与观测,”每月天气回顾,卷115,不。1,第271 - 251页,1987。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. j·s·Frederiksen和c . s . Frederiksen南半球风暴跟踪、阻塞和低频异常原始方程模式,”大气科学杂志》上,50卷,不。18日,第3163 - 3148页,1993年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. c . s . Frederiksen和j·s·Frederiksen”,一个理论模型南半球的澳大利亚西北cloudband干扰和风暴跟踪:海温异常的角色,”大气科学杂志》上,53卷,不。10日,1410 - 1432年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. e . k . m . Chang,”波包在对流层上层的特征。第二部分:季节性和半球变化。”大气科学杂志》上卷,56号11日,第1747 - 1729页,1999年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. l·s·格拉夫和j·h·LaCasce温带风暴轨迹的变化在SST变化而AGCM,”杂志的气候,25卷,不。6,1854 - 1870年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. 兰伯特,j .盛和j·博伊尔,“冬季风暴频率在13个模型参与大气模型相互比较项目(AMIP1)”气候动力学,19卷,不。1,硕士论文,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. l·本特松,k·霍奇斯,和e . Roeckner“风暴跟踪和气候变化,”杂志的气候,19卷,不。15日,第3543 - 3518页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. l·本特松,k·霍奇斯,和n . Keenlyside”将在气候变暖温带风暴加强?”杂志的气候,22卷,不。9日,第2301 - 2276页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. c . z林。格里夫斯,v . d .教皇,r·a·斯垂顿和g·m·马丁”表示,北半球冬季风暴跟踪在气候模型中,“气候动力学,28卷,不。7 - 8,683 - 702年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. c . c . Raible p . m . Della-Marta c . Schwierz h . Wernli r .搅拌器,“北半球温带气旋:比较检测和跟踪方法和不同的重新分析,“每月天气回顾,卷136,不。3、880 - 897年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. g·a·米尔c·柯维k·e·泰勒等人”的塑膜CMIP3 multimodel数据集:气候变化研究的新时代,”美国气象学会的公告,卷88,不。9日,第1394 - 1383页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. 问:耿和m .日本雪松”可能改变的温带气旋活动增强的温室气体和硫酸与高分辨率AGCM aerosols-study,”杂志的气候,16卷,不。13日,2262 - 2274年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. i g·沃特森,沉淀在全球变暖温带气旋的强度模拟:链接气旋强度?”忒勒斯系列:动力气象学和海洋学,卷。58岁的没有。1,第97 - 82页,2006。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. j·l·Catto l . c . Shaffrey和k·霍奇斯,“气候模型可以捕获温带气旋的结构吗?”杂志的气候,23卷,不。7,1621 - 1635年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. e . k . m . Chang, s·李和k . l . Swanson“风暴”轨道动力学,杂志的气候,15卷,不。16,2163 - 2183年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. t为w·希金斯,“气候学和因北美温带气旋活动的变化,“杂志的气候,19卷,不。10日,2076 - 2093年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. j . Lu g·陈,d . m . w . Frierson”回应的纬向平均大气环流厄尔尼诺现象与全球变暖,”杂志的气候,21卷,不。22日,第5851 - 5835页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. j·a·布拉德伯里b d Keim, c . p .醒”风暴的影响区域跟踪和远距离联系在美国东北部冬季降水,”美国地理学家协会上,卷93,不。3、544 - 556年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. 中村j·r·西格尔y Kushnir, m . Ting和n奈克,“北半球冬季积雪异常:ENSO, NAO和2009/10的冬天,“《地球物理研究快报,37卷,不。14日文章ID L14703, 2010。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. n . h . Saji b . n .他,:p . n . Vinayachandran和t .山形,“热带印度洋偶极子模式”,自然,卷401,不。6751年,第363 - 360页,1999年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. n h . Saji t .山形,“印度洋偶极子模式的可能影响全球气候事件,“气候研究,25卷,不。2、151 - 169年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. h . Annamalai、k·汉密尔顿和k·r·Sperber“南亚夏季风及其与ENSO的关系在IPCC AR4模拟,”杂志的气候,20卷,不。6,1071 - 1092年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. j .最小值周,n .刘问:高,和z关,“远程并置对比模式之间IOD和北半球对流层环流及其机制,“气象学和大气物理,卷100,不。1 - 4、207 - 215年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. m . c . Serreze“气旋发展和衰变在北极的气候方面,“硕士,33卷,不。1,1,1995页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
30. m . c . Serreze冲积平原,r·g·巴里和j·c·罗杰斯“冰岛低压气旋活动:气候特性,NAO联系,和关系与最近北半球环流的变化,“杂志的气候,10卷,不。3、453 - 464年,1997页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
31. Neu, m . g . Akperov: Bellenbaum et al .,“IMILAST:一个社区努力相互比较温带气旋的检测和跟踪算法,”美国气象学会的公告,卷94,不。4、529 - 547年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
32. 美国Ulbrich g . Leckebusch j·格里格et al .,“温室气体信号北半球冬季extra-tropical气旋活动依赖于识别和跟踪的方法?”Meteorologische Zeitschrift22卷,第68 - 61页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
33. e . Kalnay m . Kanamitsu et al ., r·基斯特勒公司“NCEP / NCAR 40年的有关项目,”美国气象学会的公告,卷77,不。3、437 - 471年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
34. s . m . Uppala p . w .老年痴呆症,a·j·西蒙斯et al .,”有关,ERA-40”季度皇家气象学会杂志》上,卷131,不。612年,第3012 - 2961页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
35. 萨哈,s . Moorthi H.-L。潘et al .,“NCEP再分析气候预测系统,”美国气象学会的公告,卷91,不。8,1015 - 1057年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
36. k·霍奇斯,r·w·李,l·本特松,“比较温带气旋最近可利用ERA-Interim, NASA一,NCEP CFSR, JRA-25,”杂志的气候,24卷,不。18日,第4906 - 4888页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
37. 萨哈,s . Nadiga c Thiaw et al .,“NCEP气候预测系统”,杂志的气候,19卷,不。15日,第3517 - 3483页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
38. 中村k Ashok, h, t .山形,“影响ENSO和印度洋偶极子事件的南半球南国冬季风暴轨迹活动,“杂志的气候,20卷,不。13日,3147 - 3163年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
39. 诉大肠Kousky和r·w·希金斯”警报分类系统的监测和评估ENSO循环,”天气和预测,22卷,不。2、353 - 371年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
40. ONI的数据,http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears_1971 - 2000 _climo.shtml。
41. p·d·琼斯、t·琼森和d·惠勒”扩展到北大西洋涛动早期使用仪器压力观测从直布罗陀和冰岛西南部,”国际气候学杂志,17卷,不。13日,1433 - 1450年,1997页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
42. NAO数据,http://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/nao。
43. IOD数据,http://www.jamstec.go.jp/frcgc/research/d1/iod/kaplan_sst_dmi_new.txt。
44. j·e·弗洛伊德和g·a·西蒙,现代基本统计信息美国新泽西,Prentice Hall,恩格尔伍德悬崖,8日版,1992年。
45. c .销售x呗,j . Wang a .阴蒂和r . Assel“大湖冰盖的年际变化及其NAO和ENSO的关系,“地球物理研究杂志》上的C:海洋,卷117,不。第三条ID C03002, 2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
46. s . w . Wang萨哈,H.-L。锅,s Nadiga, g .白色“模拟ENSO的NCEP耦合预测系统模型(CFS03),“每月天气回顾,卷133,不。6,1574 - 1593年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
47. p . Thejll、b .克里斯琴森和h . Gleisner”在北大西洋涛动之间的相关性,位势高度,和太阳活动代理,“地球物理学。卷,30卷,p。1347年,2003年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
48. j·m·华莱士和d s Gutzler”远程并置对比位势高度场在北半球冬季,“每月天气回顾,卷109,不。4、784 - 812年,1981页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
49. t p为和j . Gottschalck年际变异性coarse-gridded北半球风暴跟踪的数据集,”气象学的进展545463卷,2013篇文章ID, 15页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
50. d .小,美国伊斯兰教,和m·巴洛,“半球循环政权在秋季降水的影响在北美,”水文气象学杂志,11卷,不。5,1182 - 1189年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
51. j·c·罗杰斯,”之间的联系北大西洋涛动和南方振荡在北半球,”每月天气回顾,卷112,不。10日,1999 - 2015年,1984页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2015盖保罗为et al。这是一个开放的访问分布在条知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。