【摘要】： 本文采用NCEP/NCAR大氣資料和HadISST資料集的SST資料,使用最大協(xié)方差分析(MCA)、回歸等統(tǒng)計(jì)方法和海-氣耦合模式數(shù)值試驗(yàn),系統(tǒng)深入地研究了熱帶印度洋海表面溫度年際變化(SSTA)主要模態(tài)對(duì)亞洲季風(fēng)區(qū)大氣環(huán)流變化的影響。確定了熱帶印度洋SSTA和亞洲季風(fēng)區(qū)大氣環(huán)流之間在年際尺度上的主要耦合模態(tài);揭示了熱帶印度洋SSTA影響亞洲季風(fēng)區(qū)大氣環(huán)流“耦合主模態(tài)”所對(duì)應(yīng)的海溫及不同層次大氣環(huán)流的異常變化;探討了熱帶印度洋SSTA對(duì)亞洲季風(fēng)區(qū)大氣環(huán)流和降水、夏季南亞高壓、夏季北半球中緯度繞球遙相關(guān)的主要影響及其機(jī)制,揭示了熱帶印度洋海盆模的“電容器”效應(yīng)。得到的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果如下: 1.首次將“最大協(xié)方差分析”用于研究熱帶印度洋SSTA與亞洲季風(fēng)區(qū)大氣環(huán)流異常之間的耦合關(guān)系中,確定了當(dāng)扣除ENSO對(duì)大氣的直接影響后,熱帶印度洋SSTA和亞洲季風(fēng)區(qū)大氣環(huán)流異常之間的兩個(gè)主要耦合模態(tài):第一耦合模態(tài)對(duì)應(yīng)的熱帶印度洋SSTA模態(tài)為海盆模,該模態(tài)在春季達(dá)峰值位相,而且相應(yīng)的海溫異常可以從春季持續(xù)到夏季;第二耦合模態(tài)對(duì)應(yīng)的熱帶印度洋SSTA模態(tài)為偶極子模態(tài),該模態(tài)在秋季達(dá)峰值位相。第一耦合模態(tài)最大協(xié)方差的方差貢獻(xiàn)高達(dá)95%,而第二耦合模態(tài)最大協(xié)方差的方差貢獻(xiàn)只有25%左右,故將第一耦合模態(tài)稱為熱帶印度洋SSTA影響亞洲季風(fēng)區(qū)大氣環(huán)流的“耦合主模態(tài)”。 2.給出了“耦合主模態(tài)”對(duì)應(yīng)的熱帶印度洋海盆模對(duì)亞洲季風(fēng)區(qū)大氣環(huán)流的影響。 春季,作為熱源的熱帶印度洋暖海盆模態(tài),會(huì)引起大氣的“Matsuno-Gill pattern”響應(yīng),從而在高層青藏高原西側(cè)形成高壓異常,在低層引起孟加拉灣南部到赤道西太平洋地區(qū)較強(qiáng)的東風(fēng)異常,西北太平洋地區(qū)的異常反氣旋性環(huán)流以及東亞的南風(fēng)異常。同時(shí),熱帶印度洋暖海盆模可以導(dǎo)致熱帶印度洋海區(qū)低層氣流輻合形成上升運(yùn)動(dòng),引起海面降水異常偏多,大值區(qū)位于西南印度洋。東亞地區(qū)異常偏南氣流可以輸送更多水汽,在中國東部到日本南部降水異常偏多。菲律賓東部降水異常偏少。 到了夏季,對(duì)應(yīng)繼續(xù)維持的熱帶印度洋暖海盆模態(tài),大氣的響應(yīng)與春季有明顯不同。夏季平均西南季風(fēng)可以將由印度洋暖海盆模引起的異常偏多的水汽向青藏高原南側(cè)地區(qū)輸送,造成阿拉伯海東部-印度西部降水異常偏多,在該地區(qū)形成一新的熱源,正是該熱源在其西北側(cè)引起的Rossby波響應(yīng)使得青藏高壓西側(cè)異常高壓與春季相比向西北方向有所偏移;同時(shí)新熱源在低層引起輻合,使得印度西南季風(fēng)、索馬里急流加強(qiáng),從而在整個(gè)熱帶印度洋地區(qū)形成異常順時(shí)針環(huán)流,該異常環(huán)流又會(huì)加強(qiáng)水汽的向北輸送,從而更加強(qiáng)該新熱源,而該新熱源又進(jìn)一步加強(qiáng)這樣的環(huán)流異常,兩者互相促進(jìn),形成一個(gè)“正反饋過程”。 同時(shí)夏季中緯度亞洲急流將青藏高原西側(cè)異常高壓信號(hào)沿急流波導(dǎo)向下游傳播,引起日本海上空的高度場(chǎng)異常。西北太平洋異常反氣旋性環(huán)流與春季相似,中國東部夏季風(fēng)依然偏強(qiáng),水汽輸送和降水也偏多。對(duì)于冷位相的海盆模態(tài),上述異常變化相反。 總之,揭示了熱帶印度洋海盆模的“電容器”效應(yīng):ENSO首先對(duì)印度洋進(jìn)行“充電”,形成熱帶印度洋海盆模,海盆模在ENSO峰值位相后的春季達(dá)峰值位相,并可以從春季持續(xù)到夏季;該模態(tài)又可以“放電”,首先影響青藏高原西側(cè)異常高壓,并通過中緯度急流波導(dǎo)的傳播而影響更遠(yuǎn)地區(qū)的大氣環(huán)流。印度夏季風(fēng)通過水汽輸送的途徑放大了熱帶印度洋SSTA對(duì)大氣環(huán)流的影響。 3.通過比較熱帶太平洋ENSO和印度洋海盆模對(duì)夏季南亞高壓的影響,進(jìn)一步證實(shí)了印度洋海盆模的“電容器”作用,當(dāng)SST升高(降低)會(huì)使南亞高壓偏強(qiáng)(偏弱)。而ENSO對(duì)夏季南亞高壓的直接影響并不顯著,夏季南亞高壓和前期Ni?o3指數(shù)之間顯著正相關(guān)只是個(gè)表象,并不是ENSO的直接影響結(jié)果。 4.發(fā)現(xiàn)了熱帶印度洋SST年際變化主模態(tài)可能引起北半球夏季中緯度繞球遙相關(guān)波列。 本文證實(shí)了盡管熱帶印度洋與熱帶太平洋相比SSTA的振幅要小得多,但是通過夏季風(fēng)對(duì)水汽的異常輸送,形成新的異常熱源,放大了熱帶印度洋SSTA對(duì)亞洲夏季風(fēng)環(huán)流的影響,突出了熱帶印度洋SSTA在大氣環(huán)流變異中的重要性。
【圖文】：

19圖 1.1 熱帶印度洋區(qū)域 850hPa 水平風(fēng)場(chǎng)季節(jié)循環(huán)圖： (a) 1 月，(b)4 月，(c)7 月，(d)10 月。（單位：m s-1）Figure 1.1 The climatic mean of the horizontal wind at 850hPa in the tropical Indian Ocean in(a)January, (b) April, (c)July, and (d)October. （unit：m s-1）

20圖 1.2 熱帶印度洋海表溫度(SST)的季節(jié)循環(huán)圖：（a）春季 3-5 月平均，（b）夏季 6-8 月平均，，（c）阿秋季 9-11 月平均，（d）12-2 月平均。Figure 1.2 Seasonal SST climatology over the tropical Indian Ocean, (a) March-May, (b)June-August, (c) September-November, and (d) December-February. The figure illustrates theseasonal cycle of SST.
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：P732.6

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本文編號(hào)：2601494