热带太平洋年代际变化及其形成机制探讨

发布时间：2020-03-25 01:31

【摘要】： 利用数据资料和数值模式,本文对热带太平洋的年代际变化及其形成机制进行了探讨。通过分析COADS资料、SODA资料、JEDAC的观测资料、HadISST1资料和ERSST资料中的海表面温度(SST)、海面气压(SLP)、海面风场和海洋上400m热含量,对太平洋特别是热带太平洋的年代际变化现象有了较深入的认识。在此基础上,使用海气耦合的数值模式模式——FOAM进行了一系列的数值实验,包括分别关闭北太平洋、热带太平洋和南太平洋的海气耦合过程的实验,以及分别在南、北太平洋加上SST强迫的实验,对热带太平洋年代际变化的主要形成机制进行了探讨。资料分析的结果表明热带太平洋年代际变化主要表现为太平洋年代际变化主导模态Pacific (inter)Decadal Oscillation(PDO)的一部分。PDO反映的是热带中东太平洋及北美沿岸与北太平洋中部SST位相相反的变化,其显著周期在四五十年左右。SLP和海面风场对PDO的响应主要发生在北太平洋阿留申低压区和热带太平洋,热带东太平洋和西太平洋的位相相反。除了PDO之外,热带太平洋SST还有另一种相对次要的变化,主要存在于中部海区,并且与太平洋30oN以北的变化位相一致,显著周期在10-15年之间。热带太平洋上400m热含量,在年代际尺度上东西部的变化位相相反。年代际变化不仅是SST的异常,它是海洋上层热量的调整,更是气候系统自身的调整。热带太平洋年代际变化的强度极其依赖于热带的海气耦合过程。通过大气的遥相关作用,热带的SST年代际变化可以影响到中纬度海区,引发同步的SST年代际变化。北太平洋的响应比南太平洋更为突出,形成一个中部与东部变化相反的空间分布。中纬的异常信号既可以通过海洋内部通道又可以海气之间的相互作用影响到热带太平洋。在实验结果中,海洋内部通道位于北太平洋和热带之间,但是不能到达赤道海区;连接南太平洋和热带的通道尚不能证明是否存在。海气之间的正反馈作用能够将中纬度的影响传递到赤道海区。南、北太平洋的海气耦合过程对中纬度异常信号在热带所能产生的影响具有非常重要的作用,能够明显加强中纬度通过海气相互作用和海洋内部通道对热带的影响程度,影响热带SST变化的时间和空间特征。相对而言,北太平洋对热带太平洋的影响要大于南太平洋。数值实验的总体结果更支持(热带)太平洋的年代际变化主要是由热带和中纬度的相互作用产生的。来自中纬度的年代际变化信号,经过热带海气耦合过程的放大和调整,变成具有一定时、空分布的异常模态;通过大气对热带SST变化的响应,年代际异常信号被引入中纬度,进而在当地海气耦合过程的作用下发展起来;中纬度的变化通过海气之间的正反馈作用和海洋内部通道反过来影响热带,一方面突出了赤道中西部的变化,另一方面使得热带SST异常向相反方向变化,最终形成一个完整的循环。在(热带)太平洋的年代际变化中,热带的海气耦合过程最为重要,中纬度的海洋内部通道和海气耦合过程的作用次之。
【图文】：

气候异常,指数,年代际变化,太平洋

15-20 年和接近 70 年。事实上，不同的研究得到 PDO 的显著周期不尽相同（Mantua和 Hare，2002），导致这种差异的原因固然有来自数据资料方面的，同时也包括了不同研究者所用分析方法的不同。数值模式的结果与资料分析的结果也有很大不同。所以，太平洋年代变化的周期至今没有形成统一的定论。另外，一些研究认为在南太平洋中纬度也存在着明显的年代际变化(White和 Cayan，，1998；Garreaud 和 Battisti，1999；Evans 等，2001)，其中后者把PDO 看作是整个海盆尺度大致以赤道为对成轴的现象。但是由于观测数据的缺少，这些地方的年代际变化与热带的关系还需要进一步的研究。在太平洋表层以下，同样存在着各种年代际变化（Deser 等，1996；Zhang 等，1998；1999；Stephens等 2001；McPhaden 和 Zhang，2002；陈永利等，2005），同样受限于观测证据的不足，对这部分变化的认识一直颇有争议。

线间隔,年代际变化,太平洋

Mestas-Nu ez 和 Enfield(2001)的太平洋年代际变化（a 中等值为 0.4℃，b 中等值线间隔为 0.8hPa）热带太平洋年代际变化的主要形成机制为热带太平洋的年代际变化与中纬地区紧密关联，所以大部分研究平洋这个整体出发来探讨年代际变化的形成机制的。涉及到太平洋年代际变化形成机制的研究非常之多，侧重点也各有不同，江志红01）、王东晓等（2003）、Yang 和 Zhang（2003）、吴德星等（-Nu ez 和 Miller（2006）都曾对此做过分类概述。按照（热带）变化的形成源地不同，可以把相关机制划分成三大类：热带生成，相互作用生成和中纬度生成。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P732.6

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