以熱帶海洋大氣耦合模式模擬El Nino/Southern Oscillation(二)耦合模式的進一步測試

吳明進 張欽雄

國立臺灣大學大氣科學研究所

(中華民國八十六年一月二十一日收稿；中華民國八十六年十月九日定稿)

摘要

　　張與吳（1997）以淺水方程海洋模式與Gill（1980）型態的大氣模式為基礎，建立熱帶海洋大氣耦合模式來模擬El Niño/Southern Oscillation（ENSO）。結果顯示該耦合模式對於二種典型的El Niño演化都能夠有良好的模擬，本文則針對此耦合模式作進一步的測試。
　　首先將模式的南北邊界由20°S～20°N改為30°S～30°N，模式結果顯示羅士貝波有明顯的頻散現象且前沿有明顯折回現象。在加強海洋對大氣的加熱效率和大氣對海洋表面風吹作用的實驗中，發現兩者皆代表大尺度海氣交互作用加強，模擬的結果顯示都會使系統移速加快，擾動更加侷限在赤道附近。而由加強非絕熱加熱的實驗指出，過度的非絕熱加熱易使系統趨於不穩定。若忽略溫度垂直平流作用，實驗結果顯示系統移動緩慢，海洋羅士貝波沒有往赤道折回現象。在考慮海洋垂直溫度平流對海面溫度變化影響的實驗中，分別以混合層垂直速度來平流垂直溫度梯度與以混合層厚度參數化來代替。結果顯示，以混合層厚度參數化垂直平流作用，會引發系統產生新的暖池與冷池且隨時間東移；而以混合層的垂直速度及溫度梯度參數化的垂直平流和以混合層厚度參數化的結果類似，但實驗結果以混合層厚度來參數化湧升效應可能較適合。為探討南北半球非對稱熱源對海氣系統強迫的影響，將暖水異常往北移5度，結果顯示，模式最初會有南北非對稱的結構，但系統會逐漸調整成對稱結構。在加入信風氣候場的實驗結果指出：信風的張弛，海氣系統的反應和西風爆發的結果相同；信風氣候場的存在能阻止海氣系統的東移，使系統呈現滯留的平衡狀態。說明信風氣候場的存在為維持非El Niño狀態的主要機制之一。在西太平洋給予北風擾動，用來模擬深入熱帶地區的東亞寒潮對熱帶海氣系統強迫。結果顯示，西太平洋的北風爆發和西風爆發的結果相同，都可能產生1972/73年型態的El Niño。
　　此外，在將模式海洋改成2(1/2)層的實驗指出，海洋第二斜壓模和決定系統擾動傳播速度以及能量侷限於赤道地區的現象有關。

關鍵詞：模式參數、初始場、2(1/2)層海洋模式