【摘要】： Rossby波是地球物理流體動力學(xué)中非常重要的一種波動,海洋斜壓長Rossby波在海洋動力過程中起著相當(dāng)重要的作用。它維持并影響強西邊界流,是海盆內(nèi)能量傳播的主要機制,它所攜帶的變異信號從大洋的東邊界傳播到內(nèi)部,對海氣耦合系統(tǒng)起到很重要的作用。熱帶印度洋是季風(fēng)爆發(fā)的源地,對季風(fēng)的年際變化具有重要影響。研究熱帶印度洋對理解季風(fēng)變率和提高季風(fēng)預(yù)測水平有重要的科學(xué)和應(yīng)用價值。 本文利用TOPEX/Poseidon等高度計資料、美國國家海洋數(shù)據(jù)中心(NODC)的世界海洋圖集(WOA05)長期氣候態(tài)水文資料、美國Scripps海洋研究所的上層海溫資料、中國Argo資料中心提供的Argo資料、美國國家環(huán)境預(yù)測中心(NCEP)的海表面溫度、FSU(Florida State University)月平均風(fēng)場和海氣界面熱通量等觀測數(shù)據(jù),全面分析了熱帶印度洋低頻Rossby波的基本特征,并深入研究了低頻Rossby波的生成機制及其對上層海洋熱結(jié)構(gòu)的影響。 采用相關(guān)分析等統(tǒng)計方法,結(jié)合1.5層約化重力模式,研究了熱帶南印度洋低頻Rossby波的生成機制。結(jié)果表明: (1)熱帶南印度洋低頻Rossby波分為東邊界擾動產(chǎn)生的Rossby波和南印度洋中部風(fēng)強迫Rossby波;東邊界激發(fā)的為自由Rossby波,沿12°S波速大約13 cm/s,向西最遠傳播到80°E左右,之后被局地變量調(diào)整;強迫Rossby波在西傳的過程中不斷加強,波速較快,沿12°S能超過20 cm/s; (2)東邊界擾動由印度尼西亞貫通流(ITF)導(dǎo)致的地轉(zhuǎn)調(diào)整過程引起;內(nèi)區(qū)風(fēng)強迫Rossby波生成和加強的關(guān)鍵區(qū)為(70°E 95°E,15°S 5°S);顯著的西傳Rossby波同太平洋上的厄爾尼諾/南方濤動(ENSO)事件緊密相連,ENSO通過大氣的遙驅(qū)動機制激發(fā)熱帶南印度洋低頻Rossby波; (3)作為東邊界低頻變量擾動的一個重要因子,ITF的變化與ENSO事件密切相關(guān),總的來講,El Ni?o年ITF偏弱,La Ni?a年ITF偏強,這與前人的研究結(jié)果一致;但它在ENSO的不同位相時期,存在一定差異,并具有夏季鎖相特征:El Ni?o事件發(fā)生年的春季到秋季,ITF偏強,夏季最強;從El Ni?o盛期(冬季)到次年秋季,ITF持續(xù)偏弱,夏季最弱。上述夏季鎖相特征與夏季風(fēng)的強弱變化相對應(yīng)。La Ni?a期間情況相反。 西南印度洋(SWIO)(50°E 75°E,15°S 5°S)以及蘇門答臘-爪哇沿岸地區(qū)是海表面高度異常(SSHA)和海表面溫度異常(SSTA)相關(guān)顯著的區(qū)域,表明內(nèi)部海洋動力過程在次表層和表層變量的相互關(guān)系中起重要作用。本文以2006 2008年期間三個連續(xù)的同El Ni?o或者La Ni?a同時發(fā)生的正印度洋偶極子(IOD)事件為背景,基于Argo觀測資料研究了表層和次表層IOD的演變以及二者的區(qū)別和聯(lián)系,并首次采用垂直模態(tài)分解方法探討了Rossby波對上層海洋熱力結(jié)構(gòu)影響的動力學(xué)特征,得到如下主要結(jié)論: (1)在熱帶印度洋,海洋動力過程一般主要由第一和第二低階垂直斜壓模態(tài)控制,而第一斜壓模態(tài)處于主導(dǎo)地位——在SWIO海區(qū),第一斜壓模態(tài)運動的方差解釋率為第二模態(tài)的2 3倍,在赤道和東南印度洋也達到2倍左右;另外,赤道印度洋地區(qū)高階斜壓模態(tài)運動對該地區(qū)的海洋動力過程也具有一定的貢獻; (2)低頻斜壓Rossby波能影響海洋的垂直層結(jié),尤其是強暖Rossby波使同第二斜壓模態(tài)運動緊密相連的海洋上層層結(jié)減弱,加強第二斜壓模態(tài)的貢獻量,導(dǎo)致上層各等壓線向下垂直位移增大,最終通過垂直混合過程調(diào)整上層海洋的熱力結(jié)構(gòu);而低頻斜壓冷Rossby波會加強上層垂直層結(jié),抑制該層內(nèi)變量變化,因此第二斜壓模態(tài)的貢獻依然很小; (3)表層IOD和次表層IOD分布形態(tài)不同:表層?xùn)|部冷異常主要集中在東南印度洋Sumatra-Java沿岸,次表層冷異�；娟P(guān)于赤道對稱;表層西部暖異�；娟P(guān)于赤道對稱,而在次表層赤道以南海溫擾動強度遠遠大于赤道以北; (4)正IOD事件中,東南印度洋冷SSTA首先出現(xiàn)于Java沿岸,沿岸東南風(fēng)引起的潛熱釋放增加以及沿岸上升流是該初始冷異常建立的主要機制,與之相關(guān)的SSTA東西梯度加強大氣環(huán)流變化,并進一步強迫隨后的海洋運動;1 2個月后,SST冷異常中心北跳到Sumatra沿岸并向西擴展,同時不斷增強,其中Sumatra沿岸上升流、來自赤道印度洋的冷Kelvin波及其反射的西傳冷Rossby波是這一演變過程的動力機制,而沿岸上升流起決定作用; (5)正IOD發(fā)展初期,關(guān)于赤道對稱的次表層海溫異常(STA)分布出現(xiàn)于東邊界,之后東邊界反射的冷Rossby波加強該STA,同時以Sumatra-Java沿岸Kelvin波的形式東南向傳播至Java沿岸,推進次表層IOD發(fā)展; (6) 2006和2008年南、北印度洋Rossby波西向傳播是西印度洋表層和次表層海溫增暖的動力機制;2007年IOD事件中,中印度洋雖無暖Rossby波生成,但2007年初暖Rossby波到達西印度洋后依然緩慢向西傳播至邊界,次表層海溫暖異常一直持續(xù)到2007年8月,對2007年西印度洋暖異常具有重大貢獻;2006年海氣界面的潛熱釋放也是SST增暖的一個不可忽視的因素。
【圖文】：

圖 1.1.1 （a） Rossby 波效應(yīng)，（b）Rossby 波示意圖，引自 http://www.noc.soton.ac.uk/JRD/SAT/Rossby/Rossbyintro.html

第一章 緒論對太平洋和大西洋洋盆東部、西部的 Rossby 波的緯向傳比，，得出洋盆西部的 Rossby 波普遍比洋盆東部傳播得快sby 波的傳播速度觀測值與理論值比率小于 Chelton 和 Sc；并且在熱帶及副熱帶海域，觀測的大洋 Rossby 波波速chny 和 Cornillon （2004）分析了北大西洋 T/P 等高度計面高度異常向西傳播的信號，顯示了明顯的第一斜壓模態(tài)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：P732

【參考文獻】

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本文編號：2639498