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为解决印度洋偶极子（IOD）事件预报技巧低、存在夏季可预报性障碍（SPB）的问题，研究人员利用 GFDL CM2p1 模型开展完美模型可预报性实验。结果发现热带印度洋次表层大值区是突破 SPB 的敏感区域，对提升 IOD 事件预报技巧意义重大。
研究背景
在神秘的热带印度洋，一场 “海洋与大气的舞蹈” 时刻都在上演，这就是印度洋偶极子（IOD）现象。它表现为海表温度异常（SSTAs）呈现东西向的跷跷板模式，还伴随着赤道地区异常的风场。这种奇特的现象不仅影响着印度洋周边地区的气候，如在正 IOD 事件期间，印度洋东部、印度尼西亚和澳大利亚常遭遇严重干旱，而西部和东非则雨水充沛；它还通过行星波的传播，对全球其他地区的天气和气候产生深远影响，比如会改变东亚夏季风、南海夏季风的强度，影响中国的降水和气温 。
然而，随着全球气候变暖，热带印度洋异常和 IOD 事件的发生愈发频繁，强 IOD 事件也越来越多。但科学家们在预测这一现象时却困难重重。目前，大多数数值模型对 IOD 事件的预测时效仅约一个季节。这是因为 IOD 事件受到诸多复杂物理过程的影响，像强大的印度 / 亚洲季风、IOD 与厄尔尼诺 - 南方涛动（ENSO）的相互作用，以及大气和海洋中随机的季节内振荡等。而且，现有的数值模型难以精准描述 IOD 事件的基本特征，会产生模型误差。同时，热带印度洋的观测数据较为稀疏，即便将这些数据同化到模型中，也会在初始分析场引入初始误差，进而导致冬季可预报性障碍（WPB）和夏季可预报性障碍（SPB）现象，严重限制了 IOD 事件的预报技巧。
为了突破这些困境，提升对 IOD 事件的预测能力，研究人员开启了一场探索之旅。
研究概况
此次研究由未知研究机构的研究人员开展。他们利用地球物理流体动力学实验室气候模型 2.1 版（GFDL CM2p1）进行了完美模型可预报性实验（在这种实验中，假定模型是完美的，预测误差仅由初始误差导致）。该研究成果发表在《Dynamics of Atmospheres and Oceans》上。
研究人员运用的主要关键技术方法有：使用 GFDL CM2p1 模型，该模型包含海洋、大气、陆地和海冰组件，其中海洋组件为 2009 年 12 月发布的模块化海洋模型 4.1 版（MOM4p1）；通过对比偶极子模式初始误差和三组空间相关噪声，评估初始误差模式对预测不确定性的影响；开展敏感性实验，以此确定正 IOD 事件目标观测的敏感区域。
研究结果
- 初始误差模式对夏季预测不确定性的影响：研究人员依据特定标准选取了最有可能引发显著 SPB 现象的初始误差。结果发现，相较于其他季节，夏季的预测误差增长更为迅速，这使得夏季的预测误差较大，极大地限制了 IOD 事件的预报技巧。
- 识别热带印度洋中突破 SPB 的敏感区域：通过敏感性实验，研究人员确定了正 IOD 事件目标观测的敏感区域。以 7 月（-1）作为起始月份，偶极子模式初始误差的大值在表层主要位于 10°S - 0°、90°E - 110°E；在次表层主要位于 5°S - 5°N、85°E - 105°E。以 7 月（0）作为起始月份，也得到了类似的结果。并且，研究还发现夏季预测误差对次表层大值区域内的初始误差更为敏感。消除该区域的初始误差后，夏季和冬季的预测不确定性都有所降低，其中冬季的降低幅度更为明显。
研究结论与讨论
此次研究成功识别出热带印度洋中突破正 IOD 预测 SPB 的敏感区域，即热带印度洋次表层大值区。这一发现意义非凡，通过在该敏感区域加强观测，能够显著降低夏季和冬季的预测误差，从而大幅提升 IOD 事件的预报技巧。
它为后续研究指明了方向，未来研究可基于此进一步深入探究如何优化观测方案，提高观测数据的质量和数量，以更有效地减少初始误差，提升对 IOD 事件的预测能力。同时，该研究结果也为全球气候预测提供了重要参考，有助于科学家更好地理解和预测热带印度洋地区复杂的气候系统变化，为相关地区的防灾减灾、气候适应和资源管理等提供有力支持。
