黑潮、厄尔尼诺—南方涛动和太平洋年代际涛动的相互联系及对气候影晌的研究

发布时间：2017-03-30 18:10

  本文关键词：黑潮、厄尔尼诺—南方涛动和太平洋年代际涛动的相互联系及对气候影晌的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：黑潮、厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和太平洋年代际涛动(PDO)是太平洋三个重要的气候系统,三者相互联系、相互影响,对太平洋地区乃至全球的大气环流有着重要影响,是气候预测的关键因子。本论文系统分析了黑潮的海温和净热通量的变化特征,探究其与PDO和ENSO的关系、对大气环流及周边气候的影响；并从PDO的角度解释目前关注度较高的北美和东亚半干旱地区干湿变化趋势相反的原因,并给出了在不同的PDO年代际背景下,ENSO对全球干湿变化的影响。主要的研究内容和结论如下：(1)定义了一个黑潮温度指数KI,该指数能较好地反映吐噶喇海峡以东的下游黑潮变化特征,易于与气候变化建立联系。结果表明,KI具有多重时间尺度变化特征：它在1975年前后经历了由冷位相向暖位相的气候跃变,即具有年代际变化特征,周期约为20年；KI具有准3年和准7年的年际变化特征,其中准3年振荡在20世纪70-80年代最为剧烈,准7年振荡主要发生在1965年之前;此外它还具有明显的季节锁相特征。KI与PDO和ENSO有较强的滞后相关,黑潮海温在PDO出现异常后的2个月开始响应其变化,在ENSO发生变化后4个月响应其变化。在厄尔尼诺年,赤道东太海温异常变暖,导致哈德莱环流的增强,致使阿留申低压加深(PDO出现暖相位),加深的阿留申低压中心西侧的风应力随之增强,从而驱动大量冷水从极地到中纬度输送,致使黑潮延伸区及北太平洋中部海温降低(海温异常分布出现“马蹄铁”分布,即PDO型)；此外加深的阿留申低压中心南侧的风应力的增强也会影响黑潮延伸区的强度及范围；反过来黑潮海温的变化又会对上述过程进行调制,通过阿留申低压、大气环流、遥相关等影响PDO和ENSO。即从厄尔尼诺发生到PDO表现为暖相位到黑潮延伸区海表温度降低有一个响应过程,因此,ENSO指数及PDO指数可作为下游黑潮温度变异的前兆因子,这对预测黑潮温度变化及周边气候变化有一定的指导意义。(2)用北太平洋地区净热通量Qnet的第一模态定义了一个更为直接表征海气相互作用强度的指数,能较好地刻画黑潮地区Qnet的强度变化。从1984年至2009年冬季黑潮Qnet呈显著的增强趋势,每年以2.6 W/m2的速度增长；冬季黑潮Qnet不仅具有准5年的年际变化特征,还具有年代际变化特征——80年代中期,Qnet强度较弱,到90年代中期,其强度开始逐渐增强,出现正异常。研究发现,冬季黑潮Qnet异常高时,能激发下游的阿留申低压加深、上游的西伯利亚高压增强,从而导致东亚冬季风(EAWM)增强,干冷强劲西北风使得中国北方出现冷冬；当冬季黑潮Qnet异常低时,减弱的EAWM配合上南海地区异常的反气旋,导致大量的暖湿气流被输送到中国南方地区,造成该地区降水增多。此外,前冬异常的Qnet会持续到次年春天,但是强度相对变弱,进而对中国中、东部的气候产生影响。譬如,当前冬黑潮Qnet相对较低时,次年春天中国大部分地区气温会偏冷、降水会偏多,这对提高中国春季的气候预报水平有重要意义。(3)探究了PDO对其上游东亚和下游北美半干旱地区干湿变化趋势相反的影响,结果表明,PDO指数与东亚半干旱地区降水有显著的负相关,而与北美半干旱地区的降水有显著的正相关。PDO暖位相时,阿留申低压加深,尤其在冬季,一方面其中心南侧西风增强,利于水汽向北美西部的半干旱地区输送,另一方面其东侧出现异常东南风,阻挡了高纬度的干冷空气南下,造成北美半干旱地区的降水增多和湿润化；东亚大陆存在一个异常高压中心,尤其在夏、秋季节,中心东侧的异常北风导致夏季风明显减弱,进而造成东亚半干旱地区降水减少,出现干旱化。近60年PDO发生了2次突变,1976/77由冷转暖,2001/02年左右出现转冷迹象,但整体呈上升趋势。PDO这种上升趋势对近60年东亚半干旱地区干旱化贡献了32.6%,对北美半干旱地区的湿润化贡献了58.4%。(4)率先在全球尺度研究在PDO和ENSO共同影响下陆地的干湿变化分布。研究发现,当ENSO与PDO同位相时,ENSO造成的干湿异常强度要剧烈的多,而且影响范围增大；当PDO与ENSO反位相时,厄尔尼诺事件造成的干湿异常强度相对较弱,在有些区域甚至会消失。厄尔尼诺发生在暖PDO位相时,全球陆地约18%的区域遭受干旱,而在冷位相时,仅有10%的地区出现显著干旱,发生干旱的面积几乎翻倍;同样,拉尼娜事件在与PDO同位相时,全球16%的地区显著变湿,而与PDO反位相时只有13%的地区出现显著变湿的现象；ENSO与PDO同位相时,全球陆地受到显著干旱或洪涝影响的地区明显增多,约占全球陆地总面积的28%。这一结果对预测气候变化有着重要意义,当PDO为暖位相时,厄尔尼诺事件发生较频繁,引起的干旱事件相比冷位相时较为严重、范围扩大,进而解释了为什么从20世纪70年代以来全球陆地上干旱区的面积扩张；2000年左右,PDO转为冷位相,未来几十年La Nina事件发生会较为频繁,全球降水增多,美国西南地区近些年的干旱仍会持续,中国的降水类型由“南涝北旱”转为“南旱北涝”型。
【关键词】：黑潮 太平洋年代际涛动 厄尔尼诺.南方涛动 环流异常 气候变化
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P731.2;P732
【目录】：

• 中文摘要3-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-30
• 1.1 引言12-15
• 1.2 相关研究的回顾和综述15-21
• 1.2.1 太平洋的三大系统——黑潮、ENSO、PDO之间的相互联系15-17
• 1.2.2 黑潮对大气环流及周边气候影响的研究进展17-18
• 1.2.3 ENSO对全球干湿变化影响的研究进展18-19
• 1.2.4 PDO对气候变化影响的研究进展19-20
• 1.2.5 在PDO调制下ENSO对气候变化影响的研究进展20-21
• 1.3 问题提出、本文的科学目标和研究内容21-23
• 参考文献23-30
• 第二章 数据和方法介绍30-38
• 2.1 观测资料30-33
• 2.2 主要方法介绍33-35
• 参考文献35-38
• 第三章 黑潮及其延伸区海表温度变化特征与大气环流相关性的初步分析38-53
• 3.1 引言38-39
• 3.2 黑潮温度指数39-45
• 3.2.1 黑潮温度指数KI的年际与年代际变化41-42
• 3.2.2 黑潮温度指数KI的空间分布及演变42-45
• 3.3 黑潮与PDO及ENSO的关系45-48
• 3.3.1 黑潮温度指数KI与PDO、ENSO指数的相关性分析45-46
• 3.3.2 黑潮异常年份太平洋上一些物理量(SLP,ω)的空间分布特征46-47
• 3.3.3 黑潮异常与PDO及ENSO的相互影响47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 参考文献49-53
• 第四章 冬季黑潮净热通量变化特征及其对中国气候的影响53-73
• 4.1 引言53-54
• 4.2 数据和方法说明54-55
• 4.3 净热通量的长期趋势和年际变化特征55-59
• 4.4 冬季黑潮净热通量与同期中国气候影响59-62
• 4.5 冬季黑潮净热通量与中国气候影响的滞后效应62-64
• 4.6 机制讨论分析64-68
• 4.7 本章小结68
• 参考文献68-73
• 第五章 PDO对北美和东亚半干旱区干湿变化反趋势的影响73-91
• 5.1 引言73-75
• 5.2 数据和方法介绍75-76
• 5.3 北美和东亚半干旱地区的干湿变化特征76-79
• 5.4 北美和东亚半干旱地区的气候特征79-81
• 5.5 PDO对东亚和北美半干旱地区干湿变化的影响和机制分析81-86
• 5.5.1 PDO对东亚和北美半干旱地区干湿变化的相关性分析81-82
• 5.5.2 PDO对东亚和北美半干旱地区环流的影响82-85
• 5.5.3 基于PDO回归东亚和北美半干旱地区干湿变化85-86
• 5.6 本章小结86
• 参考文献86-91
• 第六章 PDO和ENSO共同调制下的全球陆地干湿变化分布91-112
• 6.1 引言91-92
• 6.2 数据和方法介绍92-94
• 6.3 ENSO在不同PDO位相下造成的全球陆地干湿变化特征94-102
• 6.3.1 ENSO在不同PDO位相下造成的全球冬季sc_PDSI_pm的变化特征94-99
• 6.3.2 ENSO在不同PDO位相下造成的全球冬季降水和土壤湿度的变化特征99-100
• 6.3.3 ENSO在不同PDO位相下造成的全球夏季sc_PDSI_pm的变化特征100-102
• 6.4 机制讨论分析102-107
• 6.4.1 ENSO在不同PDO位相下的下垫面海温特征102-103
• 6.4.2 ENSO在不同PDO位相下的大气环流特征103-107
• 6.5 本章小结107-109
• 参考文献109-112
• 第七章 总结与展望112-116
• 7.1 本文的主要结论112-114
• 7.2 未来工作的展望114-116
• 在学期间的研究成果116-117
• 致谢117-118

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：277751