EN4兩套分析數據中海洋熱含量的差異
發(fā)布時間：2021-03-22 18:12
對比分析了1970—2017年EN4.2.1G10和EN4.2.1L09兩套數據中海洋熱含量的差異及其形成機理。結果表明,兩套數據導出的1985—2005年間0～1 000 m全球海洋熱含量存在最大約5×1022 J的差異,主要分布在熱帶及亞熱帶海域（30°S～30°N）,偏差較大的年份是1985年、1991年與1998年。差異主要源于兩套數據對XBT-（OSD/CTD）（或MBT-（OSD/CTD））儀器偏差的校正方式不同:EN4.2.1L09選取偏差的中位數,而EN4.2.1G10選取偏差的平均值。通過對比分析偏差較大的年份間海水溫度沿深度的空間分布,我們發(fā)現1985年與1991年兩套數據的海洋熱含量的差異集中于0～500 m,主要是由采樣時段、深度和溫躍層變化所帶來,而1998年之后由于儀器觀測深度更深,兩者的差異貫穿于整個深度層（0～1 000 m）。兩套數據中海洋熱含量的差異夏季最小,冬季最大。在1985年后出現的兩套數據的差異影響了全球海洋熱含量的線性趨勢分析和年代際及多年代際變率,其中基于EN4.2.1G10的年代際及多年代際分量的幅度在1985年后...
【文章來源】：海洋科學進展. 2020,38(03)北大核心CSCD
【文章頁數】：10 頁
【部分圖文】：
1985年、1991年和1998年EN4G10和EN4L09海洋熱含量(0～1 000 m)年平均差異的空間分布
圖1 顯示了EN4G10和EN4L09在全球及各個海盆 0～1 000 m海洋熱含量的時間序列及差異�？傮w來看,兩套數據在分析時段的前段(1970—1985年)及后段(2006—2017年)較為一致,主要差異出現在1985—2005年間,可達約5×1022 J。此差異的量級與不同儀器的殘余偏差導致的數據集之間的差異相當[20]。在1985—2005年間,EN4G10和EN4L09在太平洋、大西洋和印度洋均表現出明顯的差異。值得注意的是,雖然南大洋EN4G10和EN4L09的差異不大,但這并不代表南大洋數據質量高。這是因為此海區(qū)觀測數據稀少,EN4以1970—2000年的氣候態(tài)均值進行補充,導致兩套數據的差異不大。即便如此,1985—2005年間南大洋海區(qū)兩套數據之間也出現了細微的差異。此外,兩套EN4數據在1985—2005年間還存在周期約為6～7 a的年際差異,其中1985年、1991年及1998年差異最大。進一步分析1985年、1991年和1998年這3 a中,EN4G10和EN4L09兩套數據年平均差異的空間特征(圖2)。兩套數據的年平均差異主要集中在熱帶及亞熱帶海域(30°S～30°N),且隨著觀測數據覆蓋率的增加而增大。1985年,差異主要分布在東太平洋和南大西洋;1991年,在大西洋的差異明顯大于太平洋;1998年,差異隨著觀測數據的增加而明顯增大,且空間分布比較均衡,主要與大洋XBT觀測站位大致吻合。
EN4G10與EN4L09的數據源是一致的,造成兩套數據集差異的主要原因是在數據校正過程中選取了不同的統(tǒng)計量[19-20]。由式(1)可以得知,熱含量的計算主要依賴于各層的海水溫度,為此我們進一步對比EN4兩套數據海洋垂向各層溫度在1985年、1991年及1998年的差異。圖3給出它們的空間分布�？傮w來看,1985年與1991年EN4兩套數據的差異主要集中在海洋上層500 m,而1998年的差異體現在海洋整層。除此之外,這3 a中的差異都在上200 m明顯偏大。相對于EN4G10, EN4L09的溫度呈現正位相的系統(tǒng)性差異,差異主要在0.2～0.4 ℃;1991年與1998年,局部海域的差異甚至超過0.5 ℃。這表明中位值的取法應該大于平均值,導致了EN4L09在1985—2005年熱含量的估計高于EN4G10。該結果與前人的研究一致[19-20]。導致EN4G10和EN4L09兩套數據差異的最根本的原因是XBT數據的“不成熟”。XBT觀測及處理引入的偏差進而導致了XBT與CTD數據對比校正的偏差。因而即使同樣的數據源,在計算XBT或MBT數據與OSD/CTD數據平均值之間的差異時,選取算數平均值[20]和中位值[19]也會加劇差異。兩套數據在1985年、1991年及1998年的差異最大值均出現在緯度30°S～30°N,深度范圍50～150 m。這是由于船舶走航的XBT觀測主要集中在這一海域,并且這一海域上層溫度較高,溫躍層變化較為劇烈,從而即使是同一數據源,不同的校正方式下也會出現較大的偏差[19]。值得注意的是,兩套數據差異最大的這幾個年份均為強厄爾尼諾年,其中在1983—1984年和1997—1998年的強厄爾尼諾所造成的海洋表層的溫度異�？筛哌_3～5 ℃[33]。這種強厄爾尼諾現象對XBT偏差校正的影響還需要進一步的研究和探討。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Global Upper Ocean Heat Content Estimation: Recent Progress and the Remaining Challenges[J]. CHENG Li-Jing,ZHU Jiang,John ABRAHAM. Atmospheric and Oceanic Science Letters. 2015(06)
本文編號：3094251
【文章來源】：海洋科學進展. 2020,38(03)北大核心CSCD
【文章頁數】：10 頁
【部分圖文】：
1985年、1991年和1998年EN4G10和EN4L09海洋熱含量(0～1 000 m)年平均差異的空間分布
圖1 顯示了EN4G10和EN4L09在全球及各個海盆 0～1 000 m海洋熱含量的時間序列及差異�？傮w來看,兩套數據在分析時段的前段(1970—1985年)及后段(2006—2017年)較為一致,主要差異出現在1985—2005年間,可達約5×1022 J。此差異的量級與不同儀器的殘余偏差導致的數據集之間的差異相當[20]。在1985—2005年間,EN4G10和EN4L09在太平洋、大西洋和印度洋均表現出明顯的差異。值得注意的是,雖然南大洋EN4G10和EN4L09的差異不大,但這并不代表南大洋數據質量高。這是因為此海區(qū)觀測數據稀少,EN4以1970—2000年的氣候態(tài)均值進行補充,導致兩套數據的差異不大。即便如此,1985—2005年間南大洋海區(qū)兩套數據之間也出現了細微的差異。此外,兩套EN4數據在1985—2005年間還存在周期約為6～7 a的年際差異,其中1985年、1991年及1998年差異最大。進一步分析1985年、1991年和1998年這3 a中,EN4G10和EN4L09兩套數據年平均差異的空間特征(圖2)。兩套數據的年平均差異主要集中在熱帶及亞熱帶海域(30°S～30°N),且隨著觀測數據覆蓋率的增加而增大。1985年,差異主要分布在東太平洋和南大西洋;1991年,在大西洋的差異明顯大于太平洋;1998年,差異隨著觀測數據的增加而明顯增大,且空間分布比較均衡,主要與大洋XBT觀測站位大致吻合。
EN4G10與EN4L09的數據源是一致的,造成兩套數據集差異的主要原因是在數據校正過程中選取了不同的統(tǒng)計量[19-20]。由式(1)可以得知,熱含量的計算主要依賴于各層的海水溫度,為此我們進一步對比EN4兩套數據海洋垂向各層溫度在1985年、1991年及1998年的差異。圖3給出它們的空間分布�？傮w來看,1985年與1991年EN4兩套數據的差異主要集中在海洋上層500 m,而1998年的差異體現在海洋整層。除此之外,這3 a中的差異都在上200 m明顯偏大。相對于EN4G10, EN4L09的溫度呈現正位相的系統(tǒng)性差異,差異主要在0.2～0.4 ℃;1991年與1998年,局部海域的差異甚至超過0.5 ℃。這表明中位值的取法應該大于平均值,導致了EN4L09在1985—2005年熱含量的估計高于EN4G10。該結果與前人的研究一致[19-20]。導致EN4G10和EN4L09兩套數據差異的最根本的原因是XBT數據的“不成熟”。XBT觀測及處理引入的偏差進而導致了XBT與CTD數據對比校正的偏差。因而即使同樣的數據源,在計算XBT或MBT數據與OSD/CTD數據平均值之間的差異時,選取算數平均值[20]和中位值[19]也會加劇差異。兩套數據在1985年、1991年及1998年的差異最大值均出現在緯度30°S～30°N,深度范圍50～150 m。這是由于船舶走航的XBT觀測主要集中在這一海域,并且這一海域上層溫度較高,溫躍層變化較為劇烈,從而即使是同一數據源,不同的校正方式下也會出現較大的偏差[19]。值得注意的是,兩套數據差異最大的這幾個年份均為強厄爾尼諾年,其中在1983—1984年和1997—1998年的強厄爾尼諾所造成的海洋表層的溫度異�？筛哌_3～5 ℃[33]。這種強厄爾尼諾現象對XBT偏差校正的影響還需要進一步的研究和探討。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Global Upper Ocean Heat Content Estimation: Recent Progress and the Remaining Challenges[J]. CHENG Li-Jing,ZHU Jiang,John ABRAHAM. Atmospheric and Oceanic Science Letters. 2015(06)
本文編號：3094251
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