【摘要】： 北冰洋是地球系統(tǒng)的一部分,它直接影響著全球尺度的大氣環(huán)流、海洋環(huán)流和氣候變異,因而成為全球氣候變化的驅(qū)動(dòng)器之一。近30年來(lái)北冰洋海冰的快速減少最為引人注目,而入海徑流是北冰洋重要的淡水來(lái)源。入海徑流的變化直接影響到北冰洋鹽躍層的生長(zhǎng)和消退,進(jìn)而影響海冰的熱力過(guò)程和海洋溫鹽環(huán)流。而且由北冰洋的海冰輸出又直接影響北大西洋北部深層對(duì)流的強(qiáng)度,進(jìn)而影響全球海洋溫鹽環(huán)流,對(duì)氣候變化具有顯著影響。 在前人研究的基礎(chǔ)上,本論文1)對(duì)徑流的季節(jié)和年代際變化規(guī)律、影響徑流的關(guān)鍵氣候因子、徑流與海冰的關(guān)系三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了資料分析;2)利用全球海冰-海洋耦合模式探索了入海徑流對(duì)北冰洋上層海水結(jié)構(gòu)、海水-海冰間的通量交換、海冰分布和北大西洋深層水生成的影響及可能機(jī)制;3)初步建立高分辨率的北冰洋區(qū)域海冰-海洋耦合模式模擬氣候態(tài)北冰洋海冰和海洋的狀態(tài),并進(jìn)一步研究入海徑流對(duì)北冰洋海冰-海洋的影響。 首先,通過(guò)對(duì)徑流資料的分析發(fā)現(xiàn):第一,北極地區(qū)的徑流表現(xiàn)出劇烈的季節(jié)變化,并且近30年的年際變化明顯:最大的四條河流在冬季、春季徑流量增加明顯,在夏季徑流則減少明顯,年平均徑流量變化趨勢(shì)與秋季變化趨勢(shì)完全相同,反應(yīng)了融冰期提前,本屬于夏季徑流的冰雪融水疊加到了冬春季的流量中。第二,利用多元線性回歸分析表明:春季,影響入海徑流變化的主要因子是氣溫;夏季,影響Ob和Yenisei河徑流量變化的因子依次是積雪覆蓋面積和降水,而對(duì)于Lena河和Mack河,降水是最主要的影響因子;與歐亞大陸的三條河流不同,大氣環(huán)流對(duì)Mackenzie河起著不可忽略的影響。第三,分析了徑流與海冰的關(guān)系:入海徑流與海冰相關(guān)的顯著區(qū)域一般出現(xiàn)在河口區(qū)和海冰邊緣區(qū)域。春季,四條河流在河口附近為負(fù)相關(guān),夏季,在春季負(fù)相關(guān)區(qū)域外側(cè)為正相關(guān)。格陵蘭寒流區(qū)域在春季與Ob河正相關(guān),夏季與Lena河正相關(guān),秋季與Ob、Mackenzie河負(fù)相關(guān),冬季與Lena、Ob河負(fù)相關(guān)。 其次,通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究了徑流的季節(jié)變化對(duì)海冰海洋的影響,與資料分析結(jié)果相似,對(duì)海冰的影響主要集中在海冰邊緣區(qū),東格陵蘭寒流是主要的海冰輸出流系,徑流對(duì)此處海冰的影響代表了對(duì)海冰輸出的影響,當(dāng)冬春季徑流量增加時(shí),東格陵蘭寒流等地的海冰密集度和冰厚增加,而在斯瓦爾巴島與新地島之間(大西洋暖水和北冰洋表層水的鋒面區(qū))的海冰密集度和冰厚則減少。而夏季徑流減少同樣能引起斯瓦爾巴島與新地島之間的海冰密集度和冰厚減少。徑流的季節(jié)變化對(duì)鹽度的影響最劇烈的地區(qū)在河口附近,河口區(qū)鹽度的變化和月徑流量有很好的相關(guān)性,當(dāng)徑流量小于年平均流量時(shí),鹽度為正值,反之為負(fù)值,鹽度隨徑流量反相變化,并且有一到兩個(gè)月滯后。淡水輸入的多少是河口區(qū)鹽度變化的最直接、最主要的原因。但對(duì)河口區(qū)的溫度影響并不明顯。值得注意的是格陵蘭島南側(cè)下沉流的區(qū)域,當(dāng)冬春季徑流減少,夏秋季徑流增大時(shí),溫度和鹽度同時(shí)降低,下沉流有增強(qiáng)的趨勢(shì),而近30年來(lái),徑流在冬春季明顯增加,在夏季明顯減少,因此減弱了下沉流,阻礙了大西洋深層水的生成。 最后,建立了北冰洋區(qū)域冰海耦合模式,利用與全球模式完全一樣的初始場(chǎng)和強(qiáng)迫場(chǎng),來(lái)模擬北冰洋的溫鹽結(jié)構(gòu)和海冰情況,并與觀測(cè)資料和全球模擬結(jié)果對(duì)比。結(jié)果表明:模擬的海冰基本體現(xiàn)了12個(gè)月的海冰形態(tài)和變化規(guī)律,在冬季春季模擬效果比全球模式要好,尤其在格陵蘭海和巴倫支海地區(qū),而在拉布拉多海和巴芬灣地區(qū)則不如全球模式。在夏秋季節(jié),區(qū)域模式對(duì)楚科奇海的海冰模擬偏少。模擬的溫鹽也基本體現(xiàn)了表層還是低溫低鹽,次表層水高溫高鹽的特征,但在表層鹽度的模式上存在一定的不足,北冰洋中心鹽度偏高1psu,冷鹽躍層的模擬優(yōu)于全球模式,與觀測(cè)結(jié)果吻合較好。
【圖文】：

北極徑流變化的關(guān)鍵氣候因子及其對(duì)北冰洋海冰變化影響的研究rn Alaska；區(qū)域 6 為 Anadyr and Kolyma Basins；區(qū)域 7 為 Sea and parts of the East Siberian Sea；區(qū)域 8 為 Yenisey Bn and Western Kara Sea；區(qū)域 10 為 Barents Sea。其中區(qū)域?yàn)�，區(qū)域 4~10 的淡水則注入北冰洋。.1 是注入北冰洋主干河流的季節(jié)變化曲線。研究表明，、Lena 河及 Ob 河和北美大陸的 Mackenzie 河每年注入北 5803km，5283km，4023km和 2813km，約占全部注入北，因此，本文中我們只關(guān)注這四條對(duì)北冰洋影響較大的河選取站點(diǎn)，提取其徑流資料，代表這條河流流入北冰洋的所選河流的名稱(chēng)，站點(diǎn)及時(shí)間序列長(zhǎng)度。

北極徑流變化的關(guān)鍵氣候因子及其對(duì)北冰洋海冰變化影響的研究近 30 年來(lái)，，北極海冰覆蓋面積和海洋溫鹽結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著的變化。因此，這里我們的分析側(cè)重于近 30 年的入海徑流變化。這也在一定程度上避免了早期觀測(cè)數(shù)據(jù)不確定性較大的問(wèn)題。首先我們分析四條最大河流 Lena 河（圖 3.2.2），Yenisei 河（圖 3.2.3），Ob河（圖 3.2.4），Mackenzie 河（圖 3.2.5）的四季變化。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：P731.15;P467

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2626987