氣-海交互作用對於潛在可預報度之影響

Abstract

傳統潛在可預報度之分析主要以大氣環流模式（Atmospheric general circulation model；簡稱AGCM）資料作為評估的依據。然而，AGCM往往因為海洋與大氣之間並無能量交換，而高估了降水以及環流的強度，由此可知海氣交互作用所扮演之重要角色。另一方面，潛在可預報度主要在評估模式大氣對於邊界驅力的反應程度，然而，海氣耦合模式中，邊界條件與初始條件會隨著時間不斷改變，這將使利用海氣耦合模式進行潛在可預報度分析的難度提高。基於上述理由，為了釐清海氣交互作用對於潛在可預報度之影響，本研究將透過實驗設計，探討局部海氣交互作用對於潛在可預報度之影響。 研究發現，當赤道海溫變化明顯時（如ENSO期間），CTRL與MLM實驗中均顯示較高之潛在可預報度，其中又以赤道地區最為顯著；中高緯度地區，則是以PNA地區較為明顯。在季節的變化上，則是以冬季時有最高之潛在可預報度。這些結果與前人利用AGCM進行潛在可預報度分析所獲得之結論一致，換言之，即使海氣交互作用存在，大氣潛在可預報度的變化依然以ENSO年較高，所有年次之，非ENSO居後的形式呈現。由此可知，實驗中DTEP地區的海溫變化仍是主要影響全球大氣潛在可預報度的驅力。 MLM與CTRL實驗差別在於MLM實驗中允許有海氣交互作用，此作用的存在，造成二組實驗之潛在可預報度存在著些微的差距，而此些微差距透過Monte-Carlo的檢驗方式獲得信心。從變異數分析研究訊號與雜訊的結果發現，海氣交互作用的影響存在著明顯的區域性和季節變化。冬季的反應較夏季明顯。其中太平洋與大西洋的季節變化相對較大；印度洋地區則是以減弱潛在可預報度為主。 至於海氣交互作用影響潛在可預報度的運作過程，則可透過暖年減冷年合成圖進行解釋—在海氣交互作用顯著區域，大氣對於DTEP地區海溫變化一旦產生反應，局部地區的海氣交互作用即開始扮演修飾此反應的角色。修飾的作用主要有二，其一為透過熱通量之交換提供負貢獻至大氣，此作用將造成潛在可預報度之減弱；其二為維持環流強度，此作用將使MLM實驗組的潛在可預報度高於環流強度迅速減弱的CTRL實驗。 本研究比較了AGCM與耦合模式之潛在可預報度，其中使用之耦合模式為AGCM外加一混合層模式，忽略了海洋動力的影響。在未來，若能設計一組實驗，使DTEP地區以外的海洋與大氣為真正之耦合作用，將能增進海氣交互作用對於潛在可預報度影響之了解。此外，若能再加入一組AMIP方式之模擬資料，將有助於釐清海氣交互作用對於潛在可預報度之真正影響。