北太平洋上层海洋热收支研究

发布时间：2020-06-23 10:48

【摘要】：采用1958年1月至2007年12月SODA海洋上层温度的月平均资料,基于海温控制方程和统计分析方法,分析了北太平洋海表面温度(SST)异常特征及各贡献项贡献比例的变化;研究了北太平洋次表层海温及其影响因子的变化特征,比较了混合层以下海温异常与SST异常的异同,进而探讨了海温影响因子在混合层以下和在表层的不同作用;利用区域积分海温方程后得到的热量收支方程,定量诊断北太平洋内区不同海域的热收支方程中的各项,发现了不同海域在影响热收支的物理过程方面存在差异,并重点分析经向热输送及其影响机制。结果表明: 伴随着阿留申低压的强弱变化和位置的南北移动,形成了两个北太平洋SST年际-年代际变化的异常中心:一个是位于30°N附近的副热带海盆内区,SST异常主要受风应力强度的控制;一个是位于40°N附近的副热带和副极地环流交汇区,SST异常主要受风应力旋度的位置即风场位置的影响。在副热带海盆内区,最强降温发生在1978-1982年,SST异常的主要局地贡献因子为海表热通量和经向平流,二者所占比例和约为50-60%,均为同相增温或降温作用,余项所占比例约为20%-50%;在副热带和副极地环流交汇区,海盆偏东部和西部的SST异常的跃变时间同为1975年,SST异常主要贡献因子为海表热通量和经向平流,但在1983-1988年海温强降温期间,经向平流项贡献大于海表热通量项的贡献。平流项中经向平流最大,纬向平流次之,垂直平流最小。北太平洋次表层海温异常变化的年代际大值区位于黑潮及其延续体区域,并在0-600m从东向西加强,总体而言,下层海温异常变化中心落后上层海温异常变化中心。经向平流项年际-年代际变率大值区随着深度增加向海温异常中心靠近。北太平洋经向热量输送主要限于上层700m深度范围,尤其是集中在500m以上,在冬季更浅大约在200m以上。经向热输送的方向、强度以及垂直分布,与环流的位置、强度以及垂直结构相联系,也与背景海温场的变化有关。经向热输送有明显的年际-年代际变化,也表现出明显的季节循环。北太平洋20°N断面处的经向热输送,无论是垂直结构,还是时间变化,包括年际-年代际变异和季节内差异,与北太平洋内区其它断面有显著不同。对北太平洋不同封闭海区内固定深度500m以上热收支方程各项的分析显示,年际-年代际尺度上,经向热输送的变化引起热含量的变化,其它项的贡献较小;季节内尺度上,热含量变化项与海表净热通量均呈冬季小夏季大的单峰变化,经向平流引起的热量输送的季节变化幅度较小,但与热含量变化保持同位相。
【学位授予单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P732
【图文】：

北太平洋,风应力,风场,气候

要对北太平洋的气候特点有所认识。3.1 风场气候特征图3.1.1 北太平洋气候平均的风应力分布(根据SODA 资料，单位 N/m2)图 3.1.1 给出了根据 SODA 资料计算的北太平洋风应力的分布。从年平均风场看（图3.1.1(e)），北太平洋 40°N 以北为气旋式风场，40°N 以南为反气旋式风场。中纬度西风带最大风速在冬季产生，中心位于 35°N 左右。冬季（图3.1.1(a)）北部风场最强，冬季向春季（图 3.1.1(b)）转换期间北部风场减弱南部风场加强，过渡到夏季后（图3.1.1(c)）(c)(a)(b)(d)JanJulAprNovAnnual mean (e)

空间分布,北太平洋,失热,水平分布

133.3 海表热通量气候特征图3.3.1是北太平洋海洋表层净热通量的季节变化。在冬季(图3.3.1(a))20°N以北损失热量。日本以南黑潮延伸体处海洋损失热量最多,失热中心位于(150°E,36°N),最大值超过350W/m2,这是北太平洋副热带模态水的形成区（Liu等,2002）。从冬季到春季转换期间,位于日本以南的失热区失热减少。至春季(图3.3.1(b)),北太平洋50°N以南大部分地区都获得热量,仅存在2个失热区,失热中心分别位于日本以南黑潮延伸体区(140°E,35°N)和夏威夷群岛以东洋面(中心位置为120°W,15°N),前者失热较后者多，最低值小于-60W/m2。从春季到夏季,由于太阳辐射的增强,获得热量的区域不断增大,且获得热量也不断增加,同时两失热中心逐渐减弱消失。夏季(图3.3.1(c)),北太平洋20°N以北均为得热区，而黑潮及其延伸体区获得的热量最大, 超过120W/m2。从夏季向秋季转换时北太平洋开始失热,至秋季(图3.3.1(d)) 黑潮及黑潮延伸体区开始成为最大失热中心,失热超过200W/m2。图3.3.1 北太平洋气候平均净热通量的水平分布图(根据SOC 资料，单位W/m2)3.4 海面温度场气候特征3.4.1 北太平洋 SST 的 EOF 分析结果为了了解能代表上混合层的海表温度（SST）的年际、年代际变化特征，将北太平洋（120°E-100°W,15°N-65°N）海表温度（SST）的异常场（SODA 资料）进行 EOF 分解。北太平洋 SST 第一模态可解释总方差的 18%。空间分布上，北太平洋西、中部海温Jul (c) Nov(d)Jan (a) Mar(b)

【参考文献】