【摘要】： 對(duì)挪威卑爾根大學(xué)發(fā)展的海洋模式BOM(Bergen Ocean Model)與集成最新海冰模式發(fā)展成果的海冰模式CSIM4(Community Sea Ice Model Version 4)進(jìn)行了耦合，對(duì)北極海冰的氣候變率進(jìn)行了模擬。在資料分析和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，對(duì)北極海冰的氣候變率進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果如下： (1)對(duì)北極地區(qū)大氣和海洋季節(jié)循環(huán)特征的分析表明，氣候平均風(fēng)場(chǎng)在部分地區(qū)具有“信風(fēng)”的性質(zhì)；而氣溫場(chǎng)與海冰分布及格陵蘭半島冰原的下墊面特征有密切關(guān)系；在北極海冰區(qū)的降水量大于蒸發(fā)量，并且在全球大洋中北冰洋受到河流徑流的影響最大，對(duì)北冰洋的鹽度分布有決定作用；通過(guò)弗瑞姆海峽的海冰通量在冬半年大于夏半年，并且從20世紀(jì)40年代起，海冰的體積輸送有增加趨勢(shì)；北極河流的汛期主要在融化季節(jié)，冬季的河流流量有顯著增加的趨勢(shì)；相關(guān)分析表明7到10年是北極河流流量影響弗瑞姆海峽海冰體積輸送的一個(gè)特征時(shí)間尺度； (2)采用BOM海洋模式對(duì)北冰洋海洋環(huán)流進(jìn)行了模擬研究，在模式中考慮了北極9條主要河流的作用，結(jié)果表明該海洋模式可以較好模擬出北冰洋海洋環(huán)流的基本特征；多數(shù)大洋環(huán)流模式采用“北極島化”的方法處理北極點(diǎn)，模擬結(jié)果表明“北極島化”不僅影響到極點(diǎn)附近的海流，還會(huì)對(duì)相對(duì)較遠(yuǎn)的北大西洋海流造成影響，并可能通過(guò)大西洋的熱鹽環(huán)流對(duì)全球氣候產(chǎn)生影響； (3)采用CSIM4海冰模式對(duì)北極海冰的氣候態(tài)進(jìn)行了模擬。模擬的海冰厚度分布與潛艇探測(cè)的海冰厚度分布具有一致性；模擬的海冰密集度、海冰流速與觀測(cè)相近，模擬的海冰氣候態(tài)是合理的。 (4)依據(jù)能量守恒的原理，對(duì)BOM和CSIM4模式進(jìn)行了耦合。由于BOM沒(méi)有考慮透射太陽(yáng)輻射的物理過(guò)程，研究表明透射太陽(yáng)輻射對(duì)北冰洋的能量收支起到重要作用，因此在BOM模式中引入了對(duì)透射太陽(yáng)輻射的處理；通過(guò)對(duì)不同水道反照率的數(shù)值試驗(yàn)表明海冰厚度對(duì)水道反照率的敏感性不強(qiáng)，可能與海冰區(qū)水道面積占的比率很小有關(guān)；而模式模擬的北極海冰夏季“過(guò)度融化”主要源于NCEP再分析資料提供了偏大的太陽(yáng)短波輻射；對(duì)北極海冰的氣候變率進(jìn)行了模擬研究，結(jié)果表明：模擬的海冰厚度變化與潛艇探測(cè)的海冰吃深度變化具有一致性； — — 摘 要 模擬和觀測(cè)的亞歐大陸沿海的年內(nèi)最大海冰厚度有很好的相關(guān)：模擬的海冰移速 與長(zhǎng)期平均的衛(wèi)星反演的海冰移速具有相同的速度分布特征；模擬的各個(gè)海區(qū)海 冰面積的變化趨勢(shì)與衛(wèi)星反演資料分析的結(jié)果基本一致；模擬與觀測(cè)的主要海洋 分區(qū)的海冰密集度具有很好的相關(guān)；弗瑞姆海峽的海冰體積和面積的輸送涉及到 海冰密集度、厚度和移動(dòng)速度，是判斷模式模擬能力的一個(gè)綜合的指標(biāo)，模式模 擬的結(jié)果與衛(wèi)星反演或重建的面積輸送、體積輸送具有很好的一致性； （5）分析了模擬的北極海冰厚度的氣候變率及氣候平均表層海流場(chǎng)，結(jié)果 表明：北極海冰的總體積有顯著減少的趨勢(shì)，北極海冰總體積的變化具有 10a際 尺度振蕩的特點(diǎn)，存在18－20a和12－13a兩個(gè)主周期；北極海冰的平均厚度在各 個(gè)海區(qū)的變化趨勢(shì)不同，在巴倫支一喀拉海和巴芬灣一拉布拉多海地區(qū)海冰厚度 有顯著的增加趨勢(shì)，而其它海區(qū)存在減少的趨勢(shì)；通過(guò)對(duì)模擬的氣候平均表層海 流的分析表明，北極河流流量超前弗瑞姆海峽海冰流量7－10年的特征時(shí)間尺度 與表層海流的氣候分布存在著必然聯(lián)系： （6）利用模擬結(jié)果以及中國(guó)降水、氣溫和熱帶關(guān)鍵區(qū) SST資料，討論了北 極各海區(qū)海冰平均厚度與中國(guó)降水、氣溫以及熱帶關(guān)鍵區(qū)SST的關(guān)系，結(jié)果表明： 在北極中心海區(qū)和楚科奇一波弗特海海冰厚度偏大，在巴倫支一喀拉海以及巴芬 灣一拉布拉多海海冰厚度偏小，則中國(guó)降水在華南地區(qū)、青藏高原和東北北部降 水偏少，反之相反；在北極中心海區(qū)、東西伯利亞海、楚科奇一波弗特海以及格 陵蘭海海冰厚度偏小，在巴芬灣一拉布拉多海海冰厚度偏大，則在中國(guó)東北地區(qū)、 高原南部地區(qū)和海南島附近氣溫偏低，反之相反：另外，北極楚科奇一波弗特海 和巴芬灣一拉布拉多海海冰厚度偏大時(shí)，在熱帶中東太平洋海溫偏高，而在熱帶 東南印度洋海溫偏低。
【圖文】：

為了突出北冰洋氣候場(chǎng)的特征，對(duì)一些要素場(chǎng)通過(guò)雙線性插值的方法〔3〕進(jìn)行了坐標(biāo)變換，由經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極射赤面投影的局地直角坐標(biāo)。從NCEP再分析資料的氣候平均表層風(fēng)場(chǎng)(圖2.1)可以看出，在格陵蘭半島東部地區(qū)，在3月(圖2.la)和9月(圖2.lb)盛行偏北風(fēng)，而北歐沿岸盛行偏南風(fēng)。這兩支盛行風(fēng)終年風(fēng)向變化不大，具有“信風(fēng)”的性質(zhì)�？紤]到北冰洋的海洋環(huán)流分布特征(第一章)，這兩支盛行風(fēng)決定了北極海域最為強(qiáng)大的寒流和暖流，東格陵蘭寒流和北大西洋暖流。兩支氣流的過(guò)渡區(qū)對(duì)應(yīng)冷水和暖水的混合區(qū)。由于格陵蘭半島地勢(shì)較高，加上常年冰蓋維持，空氣冷卻嚴(yán)重并沿地形下滑，，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下形成了反氣旋的輻散風(fēng)場(chǎng)，是一個(gè)永久性冷高壓。無(wú)論冬夏，北冰洋地區(qū)的表層風(fēng)場(chǎng)都存在極地穿越流氣流，該穿越流從西伯利亞出發(fā)，經(jīng)過(guò)北極點(diǎn)附近到達(dá)格陵蘭半島北部

圖2.3北極海域氣候平均表層海水的溫度和鹽度(a)，(b)3、9月平均水溫(oC);(e)，(d)3、9月平均鹽度(ppt)而鹽度在北極中心海區(qū)較小(圖2.3ed)。由于海冰的存在很大程度上阻礙了海洋向大氣的蒸發(fā)(圖2.4)，降水率大于蒸發(fā)率是北極中心地區(qū)鹽度偏小的原因之一。北極中心海域的海水總體積較小，因此河流的沖淡作用相對(duì)較大，表現(xiàn)為
【學(xué)位授予單位】：南京氣象學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：P732

【引證文獻(xiàn)】

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2 閆力;北極航道通航環(huán)境研究[D];大連海事大學(xué);2011年

3 金海勤;北極航線航行經(jīng)濟(jì)性的模型仿真研究[D];大連海事大學(xué);2012年

4 李娜;北極航線通航對(duì)我國(guó)航運(yùn)業(yè)的影響研究[D];大連海事大學(xué);2012年

5 于勝泉;北極航線通航環(huán)境影響因素分析[D];大連海事大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2653738