【摘要】： 根據有效重力位能的最新算法,利用WOA98和SODA1.4.2資料計算了太平洋各區(qū)域的有效重力位能,分析了其季節(jié)、年際和年代際變化特征,并進一步分析了各時間尺度上不同區(qū)域有效重力位能的變化的可能原因。在此基礎之上,結合數值模式和已有理論,初步探討了熱帶太平洋年代際變化的原因。 利用WOA98計算的太平洋(所研究區(qū)域)的有效重力位能,僅占太平洋總位能的不到萬分之一。另外,熱帶太平洋的有效重力位能密度要大于中緯度洋區(qū)的有效重力位能密度。從中尺度有效重力位能的計算結果來看,太平洋的有效重力位能高值區(qū)主要集中在黑潮延伸體以及南、北赤道流和南、北赤道逆流附近,在這些區(qū)域,較強的流速剪切或強的密度鋒可能是導致局地有效重力位能偏大的原因。 結合SODA資料計算并分析了太平洋有效重力位能的變化特征。北太平洋的有效重力位能與南太平洋有效重力位能的季節(jié)變化規(guī)律相反。這主要是受太陽直射點的遷移所引起的海表凈熱通量的季節(jié)變化所導致的。熱帶太平洋的有效重力位能季節(jié)變化規(guī)律與南太平洋的變化規(guī)律比較相似,這應該是由于南赤道流跨越赤道,熱帶地區(qū)有較多的南太平洋季節(jié)變化信號造成的。太平洋(整體)有效重力位能與PDO指數在年際和年代際尺度上都有較好的反位相關系,這一特征與熱帶太平洋有效重力位能的特征是一致的。研究還發(fā)現熱帶太平洋有效重力位能的年際變化與Nino3.4指數也有較好的反位相關系。ENSO現象與太平洋有效重力位能的年際變化有著非常密切的關系。著眼于20世紀70年代末期的太平洋“冷暖”位相調整,太平洋(整體)有效重力位能和熱帶太平洋有效重力位能均表現為位相調整之后的均值要低于之前的。但北太平洋卻表現為位相調整之后的均值要大于之前的均值,這一規(guī)律與熱帶地區(qū)的變化規(guī)律完全相反。 在熱帶太平洋,1977年前后,熱帶太平洋的溫躍層發(fā)生了年代際調整,溫躍層“西深東淺”的趨勢減弱;另外,熱帶太平洋次表層海溫降低和上層海水增溫也加強了該區(qū)域的層結穩(wěn)定性。這些變化會導致熱帶太平洋整體的重力穩(wěn)定度加強,因此有效重力位能減少。在北太平洋,1977年的氣候躍遷發(fā)生后,海溫發(fā)生了大面積的負異常,垂向從表層到500米的深度上均表現為異常變冷。這會導致上層海水增密,使得重力不穩(wěn)定性加強,有效重力位能增大。從太平洋整體來看,1977年以后的平均重心位置要低于之前的平均重心位置。重心變低則可能意味著更多的較重的海水移向大洋深處,或者上層海水變輕,意味著海洋的穩(wěn)定性加強,因此有效重力位能減少。風場、溫躍層、溫度結構、重心等的變化是導致各區(qū)域有效重力位能年代際變化的可能原因。 熱帶太平洋受北太平洋海氣耦合的影響較小,SST和有效重力位能的結果均證實了這一點。結合潛沉水質點的軌跡圖可以發(fā)現,北太平洋混合層底部的水質點很難到達赤道海域,而南太平洋混合層底部的水質點則可以較為暢通的進入赤道海域。從1971年左右,隨著海溫異常在南太平洋的傳播,有效位能的高值區(qū)的位置也隨之發(fā)生變化。從南太平洋副熱帶的東部開始,在大約200m的深度上,可以發(fā)現有效重力位能地高值區(qū)從南太平洋副熱帶的東部向熱帶西太平洋傳播,并在1977年左右到達170°E,2°S的海域并進入赤道潛流區(qū)。這一結果從能量角度驗證了Giese等人提出的南太平洋影響赤道太平洋的的觀點。 本文工作的創(chuàng)新點為結合海洋模式同化資料,計算了太平洋各區(qū)域有效重力位能的變化特征,并初步分析了導致有效重力位能各時間尺度不同區(qū)域的變化原因。結合數值實驗、水質點運動軌跡追蹤方法研究了南、北太平洋對熱帶太平洋年代際變化的貢獻,并從能量角度對已有的學說進行了驗證。
【圖文】：

圖 0-1：大洋環(huán)流能量平衡圖（引自 黃瑞新，，1999：論大洋環(huán)流的能量平衡. 大氣科學, 第22 卷, pp563 圖 1）ρρρ + ρρ + ρ物理態(tài) 參考態(tài)

圖 0-3： 150°E北太上 900m的位勢密度剖面 單位：kg/m3圖0-4： 水體受到冷卻作用后表面密度增加，整體體積收縮示意圖注1） 如果在Boussinesq近似下，A到B的體積不變，相當于質量增加，重力位能增加注2） 狀態(tài)B層結不穩(wěn)定，稍稍受到擾動即釋放出重力位能ρ + ρρρAB
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：P738.2

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