Baserat på en andra ordningens turbulensmodell med blandat lager, Dr Tiejun Ling, senior forskare vid National Marine Environmental Forecasting Center, Kina (NMEFC), och hans forskargrupp, har utvecklat en ny modell för blandskikt av hav.

Modellen kan återge en mer realistisk dagtidscykel vid havet (SST) än befintliga modeller. Under tiden, genom en serie algoritmer och parallell optimering, beräkningseffektiviteten är avsevärt förbättrad i den nya modellen med blandade lager, och har därmed potential att vara ett avsevärt användbart verktyg för att studera den långsiktiga dygnsvariationen av SST. Resultaten av denna forskning har nyligen publicerats i Framsteg inom atmosfärsvetenskap , och tidningen finns på framsidan av numret där det förekommer (volym 35, nummer 12).

Fördel med modellen med blandat skikt

Interaktion mellan luft och hav är en viktig process som påverkar klimatvariation, och SST är en av de viktigaste parametrarna som styr denna interaktion. Som en av de dominerande variationsskalorna i SST, den dagliga cykeln, som varierar globalt med 2?, har en betydande inverkan på utvecklingen av väder- och klimatsystem.

Vanligtvis, dygnsvariationen av SST studeras genom observations- eller modelldata. När det gäller den förra (dvs. observationsdata), den rumsliga täckningen av drivande bojar och satellitburna data är ojämn och diskontinuerlig, vilket gör det svårt att studera den långsiktiga variationen av SST. Modelleringsmetoden, dock, kan hjälpa till med detta problem. Att ha tillgång till högfrekventa SST-data kan gynna studiet av uppvärmningströsklar, toppvärden, och tider.

Jämfört med empiriska modeller, en havsmodell med blandat lager kan återge mer realistiska dynamiska och termiska processer i det övre havet, och beräkningskostnaden är lägre än för en klimatsystemmodell.

Tillförlitligheten hos SST-datauppsättningen per timme

Noggrannheten hos SST-dygnsvariationen beror i hög grad på tillförlitligheten hos modelldata. I den här studien, jämförelser med in situ observationsdata visade att den nya modellen presterar bra, med en medelförspänning på 0,07°C, och rot-medelkvadratfel och korrelationskoefficient på 0,37°C och 0,98, respektive. Liknande resultat erhölls från satellitdata.

Klimatiska egenskaper hos variationen i SST-dygnscykeln

Dr. Ling och hans forskargrupp utforskade den nya datamängden och avslöjade några av de klimategenskaper som är förknippade med variationen i SST-dygnscykeln. Egenskaperna sammanföll med de som erhölls från satellitdata.

Den 31-åriga klimatologin visade att SST-dygnsvariationen är liten i de flesta regioner, med högre värden uppenbara i östra och västra ekvatoriska Stilla havet, norra Indiska oceanen, västra Centralamerika, nordvästra Australien, och flera kustregioner.

Signifikant säsongsvariation av dygns-SST visade sig finnas i alla bassänger. I Atlanten och Stilla havet, säsongsmönstret är orienterat nord-sydlig, efter variationen av solinstrålning; medan, i den indiska bassängen domineras den av monsunvariationer, enligt Dr. LING.

"På den årliga skalan, resultaten belyser sambandet mellan de dagliga och mellanåriga variationerna av SST, och avslöjar att den dagliga uppvärmningen i centrala ekvatoriska Stilla havet kan vara en potentiell klimatindikator för ENSO-förutsägelser, " han förklarar.

Dr LING säger att teamet fann att SST-dygnsvariation har en betydande inverkan på globala klimatförändringar på både säsongs- och mellanårsskala. Mer viktigt, den dagliga uppvärmningen av SST i centrala ekvatoriska Stilla havet kan vara en potentiell indikator för ENSO-förutsägelser.

"Förutom, denna datauppsättning har goda forsknings- och tillämpningsmöjligheter. Dessa långsiktiga, högupplösta SST-data per timme skulle kunna användas i studier av den långsiktiga trenden i regional och global SST-dygnsvariation, samt förhållandet mellan SST-dygnsvariation och regionala och globala klimathändelser, " han lägger till.

Programvaruupphovsrätt har erhållits för modellen med blandade skikt, och tillämpas operativt vid National Marine Environmental Forecasting Center, Kina.

Framtida planer

Forskargruppen kommer att fortsätta att driva modellen för havsblandade lager operativt, kontinuerligt uppdatera data och använda dem för att studera de långsiktiga trenderna för SST-dygnsvariation och effekterna av SST-dygnsvariation på globalt och regionalt klimat.