厄尔尼诺/南方涛动双模态的物理本质

发布时间：2023-04-05 06:57

　　热带太平洋海洋-大气相关作用是全球气候系统的重要组成部分，厄尔尼诺/南方涛动(El Ni o-Southern Oscillation, ENSO)又是其中最活跃的成分，长期以来得到科学界的极大关注。本文使用改进的Zebiak-Cane (ZC)模式，采用求解线性系统稳定性的方法，考察了ENSO的主模态在不同的背景态和海气耦合参数下的稳定性，并且分析了相应的不稳定主模态的海气变量特征和背后的控制因素。本文不仅证实前人有关ENSO有多个模态的结论，还得到了以下的创新性研究 结果: 1.充分认识到ZC模式在模拟ENSO方面的缺陷，即赤道东太平洋海面风异常过强，提出该缺陷是由ZC模式对赤道东太平洋大气热量异常经向尺度的错误模拟导致的。在ZC模式的大气模式中加入垂直动量混合和对流不稳定参数，修正赤道东太平洋海温异常对大气的加热效率及大气内对流激发的垂直动量混合，成功地模拟出与观测到的降水异常分布相似的大气热量异常，从而得到了较为理想的ENSO异常风场。改进后的大气模式中模拟的ENSO异常风的纬向、经向尺度和强度均比原模式更大，且更接近观测。 2.将改进后的大气模式与ZC的海洋模式相耦合并作线性...

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 厄尔尼诺/南方涛动观测简史
    1.2 ENSO 的基本特征
        1.2.1 热带太平洋气候平均态
        1.2.2 El Ni o 和 La Ni a
        1.2.3 ENSO 的时空分布的变化
    1.3 本文学术构想和内容安排
2 本文所使用的模式介绍
    2.1 Zebiak-Cane 模式
        2.1.1 ZC 模式的形成
        2.1.2 ZC 模式的海洋动力框架
        2.1.3 ZC 模式的大气动力框架
    2.2 ZC 模式的线性化
        2.2.1 基本态的扩充
        2.2.2 线性化方案
3 大气模式的改进
    3.1 大气模式的缺陷
        3.1.1 本文使用的对流动量混合方案
        3.1.2 新大气模式中的热量参数
    3.2 新大气模式对 ENSO 异常风的模拟
        3.2.1 总体改进
        3.2.2 对 ENSO 异常风场的模拟
    3.3 MZCAM 与 ZCAM 的物理差别
    3.4 本章小结
4. MZCCM 中 ENSO 的多模态共存性
    4.1 特征值与特征向量的计算
    4.2 不同背景态下的海气耦合模态的稳定性分析
        4.2.1 ENSO 的 QQ 和 QB 模态共存性
        4.2.2 QQ 和 QB 模态的共存的背景态区间
        4.2.3 QQ和QB模态的空间分布
    4.3 其他参数（μ，γ，as） QQ与 QB模态的影响
        4.3.1 温跃层反馈强度（γ）
        4.3.2 海洋耦合作用强度（μ）
        4.3.3 海洋热力耗散速率（as）
        4.3.4 海洋波动对QQ和QB模态的影响
        4.3.5 与前人工作的比较
    4.4 典型背景态下非线性模式的积分结果
    4.5 本章总结
5 混合层热收支平衡分析
    5.1 QQ 模态
        5.1.1 QQ 模态的热收支平衡
        5.1.2 QQ 模态的发展机制
    5.2 QB 模态
        5.2.1 QB 模态的热收支平衡
        5.2.2 QB 模态的发展机制
    5.3 本章结论
6 论文总结和展望
    6.1 本文创新点
    6.2 本文的主要结论
    6.3 未来展望
参考文献
个人简历
博士期间完成发表文章及获奖情况
致谢



本文编号：3782959