發(fā)布時(shí)間：2019-11-05 16:57

【摘要】：印尼貫穿流（Indonesia Throughflow，ITF）是全球唯一的低緯洋間流，是大洋熱鹽環(huán)流的重要組成部分，其在熱帶甚至全球氣候系統(tǒng)的變化中起著重要的作用。本文將主要關(guān)注于ITF平均態(tài)及其季節(jié)與年際變化在熱帶印太氣候變化中的作用。具體分為如下兩個(gè)部分。 第一部分 使用統(tǒng)計(jì)分析，評(píng)估CMIP5氣候耦合模式在模擬熱帶印度洋—太平洋之間滯后遙相關(guān)關(guān)系的技能和缺陷。 最近的研究和表明，ITF的年際變化是影響熱帶太平洋和印度洋氣候變化的重要海洋信號(hào)通道。對(duì)觀測資料的滯后相關(guān)分析顯示，自上世紀(jì)90年代以來，印度洋偶極子（Indian Ocean Dipole， IOD）事件和滯后一年太平洋ENSO事件之間具有顯著的遙相關(guān)關(guān)系，這表明IOD異常可以作為有效的預(yù)報(bào)因子，使得ENSO的模擬及預(yù)報(bào)時(shí)效達(dá)到一年以上。在分析了由CMIP5提供的FGOALS-g2氣候耦合模式長期歷史模擬（historical simulation）資料中熱帶印太海盆海洋及大氣異常的滯后相關(guān)關(guān)系的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)FGOALS-g2氣候耦合模式較好的體現(xiàn)了觀測的海洋通道動(dòng)力過程，但是與觀測相對(duì)比，該耦合模式模擬的大氣橋過程存在重大缺陷。這一缺陷削弱了熱帶東南印度洋秋季SSTA與次年秋季赤道太平洋冷舌SSTA之間的顯著相關(guān)關(guān)系，從而降低了FGOALS-g2對(duì)ENSO的模擬和預(yù)報(bào)能力。 進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，在觀測中，熱帶印度洋IOD異常和熱帶太平洋ENSO異常之間滯后一年的遙相關(guān)關(guān)系存在13年左右的年代際振蕩；并且在這種年代際振蕩關(guān)系中，熱帶東南印度洋秋季海表溫度異常（Sea Surface TemperatureAnomalies，SSTA）與次年秋季Ni o3.4指數(shù)之間的相關(guān)，和赤道西太平洋秋季表面緯向風(fēng)異常（Surface Zonal Wind Anomalies，SZWA）與次年秋季Ni o3.4指數(shù)之間的相關(guān)呈現(xiàn)交替出現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系的現(xiàn)象，即海洋通道和大氣橋過程之間呈反位相變化。本文選擇了23個(gè)CMIP5氣候耦合模式，分析了其長期歷史模擬結(jié)果，對(duì)這些氣候耦合模式模擬IOD-ENSO滯后一年遙相關(guān)關(guān)系的能力進(jìn)行了評(píng)估。其中，正位相期間（熱帶東南印度洋秋季SSTA與次年秋季Ni o3.4為顯著正相關(guān)）的合成分析表明，大部分CMIP5氣候耦合模式均能夠較好的模擬熱帶印度洋海洋異常和熱帶太平洋ENSO異常之間滯后一年的相關(guān)關(guān)系；但是在負(fù)位相期間（熱帶東南印度洋秋季SSTA與次年秋季Ni o3.4之間的相關(guān)很弱或?yàn)樨?fù)），，合成分析表明，大部分CMIP5氣候耦合模式不能模擬觀測中赤道西太平洋秋季SZWA與次年秋季赤道太平洋冷舌SSTA之間的顯著正相關(guān)關(guān)系。 通過這些評(píng)估分析，我們判斷，多數(shù)CMIP5氣候耦合模式在模擬熱帶印度洋—太平洋之間滯后遙相關(guān)關(guān)系的年代際振蕩方面存在缺陷，這主要體現(xiàn)為對(duì)大氣橋過程模擬的不足，包括正位相期間赤道西太平洋秋季SZWA與次年秋季冷舌SSTA/SSHA之間的虛假顯著相關(guān)關(guān)系，以及負(fù)位相期間，赤道西太平洋秋季SZWA與滯后一年的太平洋ENSO之間不存在顯著的遙相關(guān)關(guān)系。 第二部分 通過數(shù)值實(shí)驗(yàn)，研究ITF平均態(tài)、季節(jié)和年際變化對(duì)熱帶印太氣候的影響。 已有研究證實(shí)，ITF的存在對(duì)熱帶印太海溫分布及氣候年際變化有著顯著地影響，但是這些研究都是通過封閉印尼海地形的數(shù)值實(shí)驗(yàn)方法完成的。ITF封閉后的海洋平均態(tài)發(fā)生變化，因此無法研究ITF的季節(jié)和年際變化在熱帶印太氣候系統(tǒng)中的作用。本文利用兩層半約化重力海洋模式與大氣環(huán)流模式相耦合，采用ITF松弛的數(shù)值實(shí)驗(yàn)方法，在控制實(shí)驗(yàn)（CTRL）的基礎(chǔ)上，將ITF分別松弛至零（EXP1），CTRL年平均（EXP2）和CTRL月平均氣候態(tài)（EXP3），討論了ITF平均態(tài)以及季節(jié)和年際變化對(duì)熱帶印太氣候的影響。 EXP2與EXP1之差即代表ITF平均態(tài)對(duì)熱帶印太氣候的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ITF輸送大幅減弱的情況下，赤道太平洋SST升高，赤道外西太平洋SST降低；由于ITF所輸送的西太平洋向印度洋的暖水大幅減少，東印度洋SST下降。此外，ITF大幅減弱后，赤道太平洋溫躍層緯向梯度減小，大氣Walker環(huán)流減弱，西太平洋暖池?zé)崃啃罘e時(shí)間因此增加，導(dǎo)致熱帶太平洋氣候年際振蕩周期變長。 EXP3與EXP2之差即代表了ITF季節(jié)變化對(duì)熱帶印太氣候變化產(chǎn)生的影響。結(jié)果顯示，ITF的季節(jié)變化赤道東印度洋和西太平洋分別產(chǎn)生季節(jié)性溫躍層異常，激發(fā)印度洋赤道外Rossby波西傳，以及太平洋赤道Kelvin波東傳，并在大洋邊界處反射。在赤道太平洋，赤道Kelvin波和赤道外Rossby波（由Kelvin波在東邊界反射形成）引起赤道中太平洋緯向平流異常，驅(qū)動(dòng)西太平洋暖池東邊界緯向運(yùn)移，影響赤道中太平洋SST的季節(jié)變化。 CTRL與EXP3之差即代表了ITF年際異常所產(chǎn)生的影響。結(jié)果顯示，ITF的年際變化在赤道印度洋和太平洋分別產(chǎn)生溫躍層年際異常信號(hào)，激發(fā)熱帶印度洋和太平洋的赤道波動(dòng)，在赤道太平洋，通過平流—反射過程，影響赤道太平洋氣候年際變化。 海氣耦合數(shù)值實(shí)驗(yàn)證明，ITF的變化影響熱帶印太溫躍層變化以及緯向平流輸送，進(jìn)而影響熱帶印太氣候平均態(tài)、季節(jié)變化和年際變化。正確模擬ITF及其海洋信號(hào)通道機(jī)制是提高對(duì)熱帶印太氣候變化模擬能力的必要前提，也是增強(qiáng)對(duì)熱帶印太氣候變化理解的重要途徑。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P731.27

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 徐騰飛;周慧;;海洋再分析資料中IOD-ENSO遙相關(guān)的海洋通道機(jī)制分析[J];海洋學(xué)報(bào);2016年12期

本文編號(hào)：2556257