Biến động liên tục giữa các năm của phân lớp vùng biển trên vịnh Bengal: khía cạnh quan sát và mô hình hóa

Springer Science and Business Media LLC - Tập 126 - Trang 285-301 - 2015
T. S. Fousiya1, Anant Parekh1, C. Gnanaseelan1
1Indian Institute of Tropical Meteorology, Pune, India

Tóm tắt

Chu kỳ hàng năm và tính biến động liên năm của phân lớp trong vịnh Bengal (BoB) được nghiên cứu thông qua việc sử dụng dữ liệu quan sát và phân tích Hệ thống Đồng nhất Dữ liệu Đại dương Toàn cầu (GODAS) trong giai đoạn 2003–2012. Chu kỳ hàng năm của phân lớp và nhiệt độ bề mặt biển (SST) xảy ra một cách đồng bộ, làm nổi bật vai trò của nó trong việc điều chỉnh tương tác giữa không khí và biển trong khu vực có tầm quan trọng khí hậu này. Phân bố không gian của phân lớp cho thấy tính mùa vụ mạnh mẽ trong các quan sát ARGO, trong khi đó lại bị đánh giá thấp một cách nghiêm trọng trong GODAS với các chênh lệch cao nhất trong mùa thu và mùa xuân. Chu kỳ hàng năm của độ mặn bề mặt biển (SSS) trong GODAS không đồng pha với quan sát, cho thấy khả năng phản hồi tiềm tàng. Trong các năm La Niña, độ mặn bề mặt giảm vào mùa thu và mùa đông và thấp hơn so với các năm El Niño. Tất cả những đặc điểm này đều bị mô phỏng sai trong GODAS. Khi phân lớp điều chỉnh tương tác giữa không khí và biển trên BoB, đặc biệt trong các năm El Niño và La Niña, sự mô phỏng sai về phân lớp đại dương có thể dẫn đến sự liên kết không thực tế giữa nhiệt độ bề mặt và lớp nhiệt trong các mô hình. Phân lớp trung bình và tính biến động liên năm trong GODAS yếu hơn so với quan sát, mặc dù tính biến động liên năm trong dòng chảy nước ngọt (P-E) lại cao hơn trong GODAS. Phân tích chi tiết GODAS cùng với các quan sát thực địa cho thấy độ cắt dòng chảy đại dương trên (theo phương thẳng đứng) được đánh giá quá cao trong GODAS, dẫn đến sự trộn lẫn quá mạnh không thực tế, chủ yếu chịu trách nhiệm cho sự thâm nhập sâu của nước ấm và nước ngọt trên bề mặt, dẫn đến phân lớp yếu hơn. Bởi vì GODAS được sử dụng để khởi động thành phần đại dương của hệ thống dự báo kết hợp cho dự đoán mùa của gió mùa châu Á, việc thể hiện chính xác về phân lớp là điều thiết yếu. Nghiên cứu này ủng hộ nhu cầu thể hiện chính xác độ mặn của nước trên đại dương trong GODAS để cải thiện phân lớp. Chúng tôi suy đoán rằng sự cải thiện của phân lớp và trộn lẫn trên BoB sẽ cải thiện dự báo gió mùa hè.

Từ khóa

#phân lớp đại dương #vịnh Bengal #GODAS #tương tác không khí-biển #El Niño #La Niña #dự báo gió mùa

Tài liệu tham khảo

Adler RF, Huffman GJ, Chang A, Ferraro R, Xie P, Janowiak J, Rudolf B, Schneider U, Curtis S, Bolvin D, Gruber A, Susskind J, Arkin P, Nelkin E (2003) The version 2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) monthly precipitation analysis (1979-present). J Hydrometeorol 4:1147–1167 Agarwal N, Sharma R, Parekh A, Basu S, Sarkar A, Agarwal VK (2012) Argo observations of barrier layer in the tropical Indian Ocean. Adv Space Res 50:642–654. doi:10.1016/j.asr.2012.05.021 Akhil VP, Durand F, Lengaigne M, Vialard J, Keerthi MG, Gopalakrishna VV, Deltel C, Papa F, de Boyer Montégut C (2014) A modeling study of the processes of surface salinity seasonal cycle in the Bay of Bengal. J Geophys Res Oceans 119(6):3926–3947 Ali MM, Jagadeessh PSV, Jain S (2007) Effects of eddies and dynamic topography on the Bay of Bengal cyclone intensity. EOS Trans Am Geophys Union 88:93–95 Argo Science Team (1998) On the design and implementation of Argo—an initial plan for a global array of profiling floats, ICPO Report no. 21, GODAE Report no 5, 32 pp, The GODAE international project office, Melbourne, Australia Behringer DW, and Xue Y (2004) Evaluation of the global ocean data assimilation system at NCEP: The Pacific Ocean. Eighth symposium on integrated observing and assimilation systems for atmosphere, oceans, and land surface, AMS 84th annual meeting, Washington State Convention and Trade Center, Seattle, Washington, 11–15 Benshila R, Durand F, Masson S, Bourdallé-Badie R, de Boyer Montégut C, Papa F, Madec G (2014) The upper Bay of Bengal salinity structure in a high-resolution model. Ocean Model 74:36–52, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1463500313002059 Bhaskar U, TVS and Ravichandran M, and Devender R (2007) An operational objective analysis system at INCOIS for generation of Argo Value Added Products. Report no. INCOIS-MOG-ARGO-TR-04-2007. Indian National Centre for Ocean Information Services (INCOIS), Hyderabad, India Chaitanya A, Durand F, Mathew S, Gopalakrishna V, Papa F, Lengaigne M, Vialard J, Kranthikumar C, Venkatesan R (2015) Observed year-to-year sea surface salinity variability in the Bay of Bengal during the 2009–2014 period. Ocean Dyn 65(2):173–186. doi:10.1007/s10236-014-0802-x Dave AC, Lozier MS (2013) Examining the global record of interannual variability in stratification and marine productivity in the low-latitude and mid-latitude ocean. J Geophys Res Oceans 118:3114–3127 Derber JC, Rosati A (1989) A global oceanic data assimilation system. J Phys Oceanogr 19:1333–1347 Doney SC (2006) Oceanography—plankton in a warmer world. Nature 444(7120):695–696 Felton CS, Bulusu S, Murty VSN (2013) ENSO-modulated cyclogenesis over the Bay of Bengal. J Clim 26:9806–9818 Girishkumar MS, Ravichandran M (2012) The influences of ENSO on tropical cyclone activity in the Bay of Bengal during October-December. Geophys Res Lett 117, C02033 Gopalakrishna VV, Murty VSN, Sengupta D, Shenoy S, Araligidad N (2002) Upper ocean stratification and circulation in the northern Bay of Bengal during the southwest monsoon of 1991. Cont Shelf Res 22:791–802 Han W, McCreary JP (2001) Modeling salinity distributions in the Indian Ocean. J Geophys Res 106:859–877 Han W, McCreary JP Jr, Kohler KE (2001) Influence of precipitation minus evaporation and Bay of Bengal Rivers on dynamics, thermodynamics, and mixed layer physics in the upper Indian Ocean. J Geophys Res 106(C4):6895–6916 Harenduprakash LL, Mitra AK (1988) Vertical turbulent mass flux below the sea surface and air-sea interaction: monsoon region of the Indian Ocean. Deep-Sea Res I 43:1423–1451 Howden SD, Murtugudde R (2001) Effects of river inputs into the Bay of Bengal. J Geophys Res 106(19):825–19,843 Huang B, Xue Y, Behringer DW (2008) Impacts of Argo salinity in NCEP Global Ocean Data Assimilation System: the tropical Indian Ocean. J Geophys Res 113, C08002. doi:10.1029/2007JC004388 Jensen TG (2003) Cross-equatorial pathways of salt and tracers from the northern Indian Ocean: modelling results. Deep-Sea Res 2(50):2111–2128 Kanamitsu MW, Ebisuzaki JW, Yang S-K, Hnilo JJ, Fiorino M, Potter GL (2002) NCEP-DEO AMIP-II reanalysis (R-2). Bull Am Meteorol Soc 83:1631–1643 Lakshmi V, Parekh A, Sarkar A (2009) Bimodal variation of SST and related physical processes over the north Indian Ocean: special emphasis on satellite observations. Int J Remote Sens 30:22 Locarnini RA, Mishonov AV, Antonov JI, Boyer TP, Garcia HE, Baranova OK, Zweng MM, Paver CR, Reagan JR, Johnson DR, Hamilton M and Seidov D (2013) World ocean atlas 2013, volume 1: temperature. In: Levitus S, Mishonov A Technical (ed), NOAA Atlas NESDIS 73, pp40 McPhaden MJ (2002) El Niño and La Niña: causes and global consequences. In: Munn T (ed) Encyclopedia of global environmental change. John Wiley, Chichester, U. K., pp 353–370 Mooley DA, Parthasarathy B (1983) Variability of the Indian summer monsoon and tropical circulation features. Mon Weather Rev 3:967–978 Neetu S, Lengaigne M, Vincent EM, Vialard J, Madec G, Samson G, Ramesh Kumar MR, Durand F (2012) Influence of upper-ocean stratification on tropical cyclone-induced surface cooling in the Bay of Bengal. J Geophys Res 117, C12020 Nyadjro ES, Subrahmanyam B, Shriver JF (2011) Seasonal variability of salt transport during the Indian Ocean monsoons. J Geophys Res 116, C08036. doi:10.1029/2011JC006993 Pant V, Girishkumar MS, Udaya Bhaskar TVS, Ravichandran M, Papa F, Thangaprakash VP (2015) Observed interannual variability of near-surface salinity in the Bay of Bengal. J Geophys Res Oceans. doi:10.1002/2014JC010340, 120 Papa F, Durand F, Rossow WB, Rahman A, Bala SK (2010) Satellite altimeter derived monthly discharge of the Ganga Brahmaputra River and its seasonal to interannual variations from 1993 to 2008. J Geophys Res 115, C12013. doi:10.1029/2009JC006075 Papa F, Bala SK, Kumar Pandey R, Durand F, Rahman A, Rossow WB (2012) G-B river discharge from Jason-2 radar altimetry; an update to the long-term satellite-derived estimates of continental freshwater forcing flux into the Bay of Bengal. J Geophys Res 117, C11021 Parekh A, Chowdhary JS, Sayantani O, Fousiya TS, Gnanaseelan C (2015) Tropical Indian Ocean surface salinity bias in climate forecasting system coupled models and the role of upper Ocean processes. Clim Dyn. doi:10.1007/s00382-015-2709-8 Prakash S, Mahesh C, Gairola RM (2012) Observed relationship between surface freshwater flux and salinity in the north Indian Ocean. Atmos Ocean Sci Lett 5:163–169 Prasad TG (1997) Annual and seasonal mean buoyancy fluxes for the tropical Indian Ocean. Curr Sci 73(8):667–674 Ravichandran M, Behringer D, Sivareddy S, Girishkumar MS, Chacko N, Harikumar R (2013) Evaluation of the global ocean data assimilation system at INCOIS: the tropical Indian Ocean. Ocean Model 69:123–135. doi:10.1016/j.ocemod.2013.05.003 Rao RR, Sivakumar R (2003) Seasonal variability of sea surface salinity and salt budget of the mixed layer of the north Indian Ocean. J Geophys Res 108(C1):3009. doi:10.1029/2001JC000907 Rao SA, Gopalakrishna VV, Shetye SR and Yamagata T (2002) Why were cool SST anomalies absent in the Bay of Bengal during the 1997 Indian ocean dipole event. Geophys Res Lett 29(11):1555. doi:10.1029/2001GL014645 Reynolds RW, Rayner NA, Smith TM, Stokes DC, Wang W (2002) An improved in situ and satellite SST analysis for climate. J Clim 15:1609–1625 Saha S et al (2006) The NCEP climate forecast system. J Clim 19:3483–3517 Saha S, Moorthi S, Wu X, Wang J, Nadiga S, Tripp P, Behringer D, Hou Y-T, Chuang H, Iredell M, Ek M, Meng J, Yang R, Peña Mendez M, van den Dool H, Zhang Q, Wang W, Chen M and Becker E (2014) The NCEP Climate Forecast System Version 2. J. Climate 27:2185–2208. doi:10.1175/JCLI-D-12-00823.1 Sahai AK, Sharmila S, Abhilash S, Chattopadhyay R, Borah N, Krishna RPM, Susmitha J, Roxy M, De S, Pattnaik S (2013) Simulation and extended range prediction of monsoon intraseasonal oscillations in NCEP CFS/GFS version 2 framework. Curr Sci 104:1394–1408 Saji NH, Goswami BN, Vinayachandran PN, Yamagata T (1999) A dipole mode in the tropical Indian Ocean. Nature 401:360–363 Sengupta D, Bharath Raj GN, Shenoi SSC (2006) Surface freshwater from Bay of Bengal runoff and Indonesian throughflow in the tropical Indian Ocean. Geophys Res Lett 33, L22609. doi:10.1029/2006GL027573 Sengupta D, Raj GNB, Anitha DS (2007) Cyclone-induced mixing does not cool SST in the post-monsoon north Bay of Bengal. Atmos Sci Lett 9:1–6 Seo H, Xie S-P, Murtugudde R, Jochum M, Miller AJ (2009) Seasonal effects of Indian Ocean freshwater forcing in a regional coupled model*. J Clim 22:6577–6596 Sharma R, Agarwal N, Basu S, Agarwal VK (2007) Impact of satellite-derived forcings on numerical ocean model simulations and study of Sea surface salinity variations in the Indian Ocean. J Clim 20:871–890 Shenoi SSC, Shankar D, Shetye SR (2002) Differences in heat budgets of the near surface Arabian Sea and Bay of Bengal: implications for the summer monsoon. J Geophys Res 107(C6):3052 Shetye SR, Gouveia AD, Shankar D, Shenoi SSC, Vinayachandran PN, Sundar D, Michael GS, Nampoothiri G (1996) Hydrography and circulation in the western Bay of Bengal during the northeast monsoon. J Geophys Res 101(C6):14,011–14,026 Sreenivas P, Chowdary JS, Gnanaseelan C (2012) Impact of tropical cyclones on the intensity and phase propagation of fall Wyrtki jets. Geophys Res Lett 39:L22603. doi:10.1029/2012GL053974 Sreenivas P, Gnanaseelan C (2014) Impact of oceanic processes on the life cycle of severe cyclonic storm “Jal”. IEEE Geosci Remote Sens Lett. doi:10.1109/LGRS.2013.2271512, 1–5 Thompson B, Gnanaseelan C, Salvekar PS (2006) Variability in the Indian Ocean circulation and salinity and its impact on SST anomalies during dipole events. J Mar Res 64:853–858 Varkey MJ, Murty VSN, Suryanarayana A (1996) Physical oceanography of the Bay of Bengal and Andaman Sea. Oceanogr Mar Biol 34:1–70 Venkatesan R, Shamji VR, Latha G, Simi M, Rao RR, Muthiah A, Atmanand MA (2013) In situ ocean subsurface time-series measurements from OMNI buoy network in the Bay of Bengal. Curr Sci 104:1166–1177 Vinayachandran PN, Nanjundiah RS (2009) Indian Ocean sea surface salinity variations in a coupled model. Clim Dyn 33:245–263 Vinayachandran PN, Murty VSN, Ramesh Babu V (2002) Observations of barrier layer formation in the Bay of Bengal during summer monsoon. J Geophys Res 107(C12):8018. doi:10.1029/2001JC000831 Webster PJ, Moore A, Loschnigg J and Leban M (1999) Coupled ocean-atmosphere dynamics in the Indian Ocean during 1997-98. Nature 401(23):356–360 Yin X, Gruber A, Arkin P (2004) Comparison of the GPCP and CMAP Merged Gauge–Satellite Monthly Precipitation Products for the Period 1979–2001. J Hydrometeorol 5:1207–1222 Yu L, McPhaden MJ (2011) Ocean preconditioning of cyclone nargis in the Bay of Bengal: interaction between rossby waves, surface fresh waters, and Sea surface temperatures. J Phys Oceanogr 41:1741–1755 Yu L, Weller RA, Sun B (2004a) Improving latent and sensible heat flux estimates for the Atlantic Ocean (1988–1999) by a synthesis approach. J Clim 17:373–393 Yu L, Weller RA, Sun B (2004b) Mean and variability of the WHOI daily latent and sensible heat fluxes at in situ flux measurement sites in the Atlantic Ocean. J Clim 17:2096–2118 Zweng MM, Reagan JR, Antonov JI, Locarnini RA, Mishonov AV, Boyer TP, Garcia HE, Baranova OK, Johnson DR, Seidov D, Biddle MM (2013) World ocean atlas 2013, volume 2. In: Salinity S Levitus, A. Mishonov Technical (ed), NOAA Atlas NESDIS 74, pp 39