气候敏感度与海洋热吸收的关系研究

发布时间：2020-08-22 04:56

【摘要】：气候敏感度是衡量全球温度变化和温室气体浓度变化关系的重要指标。目前,对瞬时气候响应(TCR,或称气候敏感度)的模拟存在较多的不确定性。本文从海洋热吸收变化的角度讨论海洋热吸收的不确定性对全球变暖幅度的影响。利用CMIP5中模式C02以每年1%速率增长(1pctC02)试验数据,通过多模式模拟评估,分析气候敏感度与海洋热吸收关系。结果表明:试验下多模式模拟的气候敏感度介于1.39K和2.34K之间,其中,FGOALS-s2模式的气候敏感度最大,GISS-E2-R模式的气候敏感度最小。伴随着全球平均表面温度的变化,海洋温度增暖,海洋热吸收也表现出增强的特征。研究表明模式中上层(0-700m)海洋热吸收越大(小),TCR越大(小),故上层热吸收的模拟结果显著影响气候敏感度。进一步研究发现,海洋热吸收分布特征与海洋环流密切相关。CMIP5各模式模拟的北大西洋经圈翻转环流(AMOC)强度在lpctC02试验下均呈减弱的特征,且减弱表现出不同的年际、年代际变化。模式中AMOC初始强度越强,AMOC的深度越大,且试验下AMOC的改变越大。本文通过气候敏感度、海洋热吸收、北大西洋经圈环流之间的对比分析发现,北大西洋经圈翻转环流初始强度越强且深度越大(弱且浅),海洋上层热吸收所占比重小(大),TCR小(大)。所以海洋环流的改变影响了海洋热吸收以及气候敏感度。在考虑南大洋中尺度涡的存在下,通过不同厚度扩散系数的敏感性试验,分析发现厚度扩散系数越大,中尺度涡旋越强,南大洋的海洋热吸收越强,且气候敏感度越大。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P467;P73
【图文】：

Ｔｉｍｅ（ｙｅａｒ）逦Ｔｉｍｅ（ｙｅａｒ）逡逑图３．１邋（ａ）全球平均表面气温及海表面温度（相对于多年平均的ｐｉＣｏｎｔｒｏｌ试验）随时间的变化曲线，逡逑单位：Ｋ，其中全球平均表面气温（实线）、海表面温度（虚线）。（ｂ）全球平均海温（相对于多年逡逑平均的ｐｉＣｏｎｔｒｏｌ试验）随时间的变化曲线，单位：Ｋ。（ｃ）海洋热吸收（相对于多年平均的ｐｉＣｏｎｔｒｏｌ逡逑试验）随时间的变化曲线，单位：ｌ0９Ｊ／ｍ２。⑷海表净热通量（五点滑动平均）随时间的变化曲线，逡逑单位：Ｗ／ｍ２。红色（蓝色）代表ＦＧＯＡＬＳ－ｇ２邋（ＦＧＯＡＬＳ－ｓ２），黑色实线代表１９１９年，灰色区域逡逑代表计算Ｃ０２加倍时段范围，１９１０－１９２９年。逡逑为了更清晰表示这种升温的差异，图３．２给出了两个模式ＳＡＴ差值在（：０２加倍时的逡逑空间分布及其纬向平均特征。虽然１９１９年相对于１８５０年Ｃ０２达到加倍，但取单一年份逡逑平均的数据仍存在较强的年际信号

温度（ＳＳＴ）更稳定，有利于维持稳定气候的变化与发展；海洋吸收的热量通过海气相逡逑互作用向大气输送，为大气运动产生更多的动力进而影响着气候的变化。随着海温的增逡逑力口，两个模式的ＯＨＵ也增加（图３．１ｃ），且ｓ２模式大于ｇ２模式。图中ＯＨＵ的这种变逡逑１５逡逑

海洋上层热结构的变动对气候和大气环流有着十分重要的影响。为了更好的了解海逡逑洋热吸收的垂直结构，分析热吸收总的分布特征，以３００ｍ深度为界，定义为上层海洋逡逑和深层海洋，计算海洋热吸收分布（图３．４ｃ、３．４ｄ、３．４ｅ、３．４ｆ）。与深层相比，ｇ２大部逡逑分海区在上层的热吸收贡献占优，除了北冰洋和南大洋南极大陆附近、４０°Ｓ附近的南大逡逑洋以及０－３０°Ｓ的大西洋。同样的，ｓ２在大部分海区的热吸收比深层的热吸收占优，除逡逑了北冰洋、５０°Ｓ以南的南大洋和３０°Ｓ－３０°Ｎ的大西洋，且ｓ２中上层比深层的占优比例逡逑比ｇ２更明显。逡逑（ａ）ＦＧＯＡＬＳ－ｇ２邋Ａｌｌ逦（ｂ）ＦＧＯＡＬＳ－ｓ２邋Ａｌｌ逡逑９０Ｓ逦厂二了９０Ｓ逦逦逡逑０逦６０Ｅ逦１２０Ｅ逦１８０逦１２０Ｗ逦６０Ｗ逦０逦０逦６０Ｅ逦１２０Ｅ逦１８０逦１２０Ｗ逦６０Ｗ逦０逡逑（ｃ）ＦＧＯＡＬＳ－ｇ２邋０－３００ｍ逦（ｄ）ＦＧＯＡＬＳ－ｓ２邋０－３００ｍ逡逑９０Ｎ邋ｎ逦—逦９０Ｎ邋ｉ逡逑６０Ｓ：邋—逦６０Ｓ：邋——逦逡逑０逦６０Ｅ逦１２０Ｅ逦１８０逦１２０Ｗ逦６０Ｗ逦０逦０逦６０Ｅ逦１２０Ｅ逦１８０逦１２０Ｗ逦６０Ｗ逦０逡逑（ｅ）ＦＧＯＡＬＳ－ｇ２邋Ｂｅｌｏｗ邋３００ｍ逦（ｆ）ＦＧＯＡＬＳ－ｓ２邋Ｂｅｌｏｗ邋３００ｍ逡逑９０Ｓ逦逦ｆｒｒｒ－ｒ＾

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本文编号：2800288