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聚焦地科
聚焦地科2023-12-26
國立中央大學大氣科學系王儷樵老師與研究團隊在Geophysical Research Letters 期刊發表兩篇論文
(一)
English title: Effects of Equatorial Ocean Current Bias on Simulated El Niño Pattern in CMIP6 Models
本研究為王儷樵老師與前助理林育慎碩士、NASA-JPL李瑞麟博士合作之研究成果，於2023年4月刊載於Geophysical Research Letters期刊
簡介：
本研究利用耦合模式比對計畫第六階段（CMIP6）的模式，檢驗赤道洋流的模擬，並探討它們對聖嬰現象 (El Niño) 期間海表面溫度異常（sea surface temperature anomaly, SSTA）在模式中造成系統偏差的實質影響。結果顯示，模式在平均態下模擬過於西偏的洋流場，將抑制發展期向東反轉的洋流異常(anomaly)，並誘發了SSTA模式向西偏差的現象。我們的結果顯示，在CMIP6模式中，赤道洋流平均態的表現在El Niño的模擬演化中扮演了關鍵角色。
圖一、(a) CMIP6多模式集合(multi-model ensemble, MME)中，平均50公尺深度內的緯向流（m/s）平均態偏差。底色和向量 (只顯示大於參考幅度的部分)分別表示強度和速度。黑色矩形表示極端偏差區域（3°S–3°N，180°–120°W）。(b) 在CMIP6 MME中，海表溫度(sea surface temperature, SST)的平均狀態偏差(底色:°C），並附有風應力(向量:Nm^−2)場。(c)在20°S–20°N，120°E–80°W範圍內，CMIP6模擬的平均態SST(藍點)和緯向洋流(紅點)的泰勒圖，與觀測進行比較。右上方的弧形軸表示模式相關係數。黑色對角線表示0.75的模式相關係數，突顯了模擬中SST和緯向洋流之間的顯著差異。與x和y坐標相對應的灰色虛線弧表示模擬和觀測結構之間標準差的比率。x軸上的“REF”表示從觀測中得出的參考點，黑色實線弧顯示了基於參考點的均方根差異。
期刊原文連結：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2023GL102890
(二)
English title: A Potential Reason for a More CP El Niño-Like SSTA Performance in CMIP6 Simulations
本研究為王儷樵老師與前助理林育慎碩士合作之研究成果，於2023年12月刊載於Geophysical Research Letters期刊
簡介：
在耦合模式比對計畫第六階段（CMIP6）的模式中，我們針對各模式的表現進行深入分析，顯示了赤道太平洋上極端向西的緯向洋流（extremely westward zonal current, EWZC）存在系統性偏差，將削弱模擬對於赤道緯向洋流異常（zonal current anomaly, ZCA）的年際變異，其最大變異集中在西太平洋。混合層熱量收支分析顯示，平均環流效應的模擬受到了赤道緯向洋流偏差的輕微影響；然而，緯向平流的回饋與赤道ZCA變異的偏差密切相關，並在Niño–4（Niño–3）區域中有被高估（低估）的表現。緯向平流回饋的幅度甚至大於溫躍層回饋，成為導致Niño-4區域混合層溫度異常趨勢增長的最主要過程，而這樣的偏差對於CMIP6模式出現更多中太平洋聖嬰現象的表現是至關重要的。
圖一、(a) El Niño發展階段在Niño-3區域的熱量收支項（°Cmonth−1）的合成。直方圖顯示了平均緯向洋流效應[MC(u)]（粉色）、平均洋流效應（紅色）、緯向平流回饋（橙色）、艾克曼回饋（深綠色）、斜溫層回饋（深藍色）、非線性動力加熱（淺綠色）、熱力阻尼（淺藍色）、殘餘項（白色）和斜溫層溫度異常趨勢（灰色）的幅度。(b)與(a)相同，但針對Niño-4區域。直方圖上的黑線表示模擬合成的標準差範圍，提供了對CMIP6模型差異的評估。字母“M”和“G”表示這些值分別來自CMIP6 MME和GODAS。(c)在赤道太平洋，MC(u)對平均緯向洋流(u̅)模式間的迴歸，異常值的計算基於El Niño發展階段的合成。在計算回歸係數之前，變數皆經過標準化。黑點顯示回歸係數達95%信心水準。(d–f) 與(c)相同，但為MC(u)對∂T’/∂x，以及緯向平流項分別對u’以及對∂T̅/∂x模式間的迴歸。
圖二、經由CMIP6 MME進行的迴歸–經驗正交函數(empirical orthogonal function, EOF)分析得出SSTA變異的EOF1模式，分別針對(a) EP El Niño和(b) CP El Niño。(c, d) 與(a, b)相同，但針對HadISST海溫資料。(e)為(c, a)的差異。(f)為(d, b)的差異。黑點顯示超過70%的模式呈現相同的符號。(g)從Supporting Information中的公式S1中計算得出的14個CMIP6模式、MME和HadISST的線性迴歸係數α(紅點)和β(藍點)。係數α和β分別表示EP El Niño和CP El Niño的迴歸係數。紅色和藍色直條表示模擬合成的標準差範圍，提供了對CMIP6模式差異的評估。
期刊原文連結：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2023GL105092
本文轉載自國立中央大學大氣科學系研究成果，連結如下：http://www.atm.ncu.edu.tw/news_1.php?id=415
English title: Effects of Equatorial Ocean Current Bias on Simulated El Niño Pattern in CMIP6 Models
本研究為王儷樵老師與前助理林育慎碩士、NASA-JPL李瑞麟博士合作之研究成果，於2023年4月刊載於Geophysical Research Letters期刊
簡介：
本研究利用耦合模式比對計畫第六階段（CMIP6）的模式，檢驗赤道洋流的模擬，並探討它們對聖嬰現象 (El Niño) 期間海表面溫度異常（sea surface temperature anomaly, SSTA）在模式中造成系統偏差的實質影響。結果顯示，模式在平均態下模擬過於西偏的洋流場，將抑制發展期向東反轉的洋流異常(anomaly)，並誘發了SSTA模式向西偏差的現象。我們的結果顯示，在CMIP6模式中，赤道洋流平均態的表現在El Niño的模擬演化中扮演了關鍵角色。
圖一、(a) CMIP6多模式集合(multi-model ensemble, MME)中，平均50公尺深度內的緯向流（m/s）平均態偏差。底色和向量 (只顯示大於參考幅度的部分)分別表示強度和速度。黑色矩形表示極端偏差區域（3°S–3°N，180°–120°W）。(b) 在CMIP6 MME中，海表溫度(sea surface temperature, SST)的平均狀態偏差(底色:°C），並附有風應力(向量:Nm^−2)場。(c)在20°S–20°N，120°E–80°W範圍內，CMIP6模擬的平均態SST(藍點)和緯向洋流(紅點)的泰勒圖，與觀測進行比較。右上方的弧形軸表示模式相關係數。黑色對角線表示0.75的模式相關係數，突顯了模擬中SST和緯向洋流之間的顯著差異。與x和y坐標相對應的灰色虛線弧表示模擬和觀測結構之間標準差的比率。x軸上的“REF”表示從觀測中得出的參考點，黑色實線弧顯示了基於參考點的均方根差異。
期刊原文連結：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2023GL102890
(二)
English title: A Potential Reason for a More CP El Niño-Like SSTA Performance in CMIP6 Simulations
本研究為王儷樵老師與前助理林育慎碩士合作之研究成果，於2023年12月刊載於Geophysical Research Letters期刊
簡介：
在耦合模式比對計畫第六階段（CMIP6）的模式中，我們針對各模式的表現進行深入分析，顯示了赤道太平洋上極端向西的緯向洋流（extremely westward zonal current, EWZC）存在系統性偏差，將削弱模擬對於赤道緯向洋流異常（zonal current anomaly, ZCA）的年際變異，其最大變異集中在西太平洋。混合層熱量收支分析顯示，平均環流效應的模擬受到了赤道緯向洋流偏差的輕微影響；然而，緯向平流的回饋與赤道ZCA變異的偏差密切相關，並在Niño–4（Niño–3）區域中有被高估（低估）的表現。緯向平流回饋的幅度甚至大於溫躍層回饋，成為導致Niño-4區域混合層溫度異常趨勢增長的最主要過程，而這樣的偏差對於CMIP6模式出現更多中太平洋聖嬰現象的表現是至關重要的。
圖一、(a) El Niño發展階段在Niño-3區域的熱量收支項（°Cmonth−1）的合成。直方圖顯示了平均緯向洋流效應[MC(u)]（粉色）、平均洋流效應（紅色）、緯向平流回饋（橙色）、艾克曼回饋（深綠色）、斜溫層回饋（深藍色）、非線性動力加熱（淺綠色）、熱力阻尼（淺藍色）、殘餘項（白色）和斜溫層溫度異常趨勢（灰色）的幅度。(b)與(a)相同，但針對Niño-4區域。直方圖上的黑線表示模擬合成的標準差範圍，提供了對CMIP6模型差異的評估。字母“M”和“G”表示這些值分別來自CMIP6 MME和GODAS。(c)在赤道太平洋，MC(u)對平均緯向洋流(u̅)模式間的迴歸，異常值的計算基於El Niño發展階段的合成。在計算回歸係數之前，變數皆經過標準化。黑點顯示回歸係數達95%信心水準。(d–f) 與(c)相同，但為MC(u)對∂T’/∂x，以及緯向平流項分別對u’以及對∂T̅/∂x模式間的迴歸。
圖二、經由CMIP6 MME進行的迴歸–經驗正交函數(empirical orthogonal function, EOF)分析得出SSTA變異的EOF1模式，分別針對(a) EP El Niño和(b) CP El Niño。(c, d) 與(a, b)相同，但針對HadISST海溫資料。(e)為(c, a)的差異。(f)為(d, b)的差異。黑點顯示超過70%的模式呈現相同的符號。(g)從Supporting Information中的公式S1中計算得出的14個CMIP6模式、MME和HadISST的線性迴歸係數α(紅點)和β(藍點)。係數α和β分別表示EP El Niño和CP El Niño的迴歸係數。紅色和藍色直條表示模擬合成的標準差範圍，提供了對CMIP6模式差異的評估。
期刊原文連結：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2023GL105092
本文轉載自國立中央大學大氣科學系研究成果，連結如下：http://www.atm.ncu.edu.tw/news_1.php?id=415