【摘要】： 南極海冰占南半球冰雪區(qū)總面積的一半以上,是全球冰凍圈的重要組成部分,也是南極海洋環(huán)境的主要特征之一。鑒于南極海冰對(duì)全球大氣環(huán)流和氣候的重要影響,模擬和診斷南極海冰對(duì)全球大氣環(huán)流的影響過(guò)程,預(yù)測(cè)南極海冰的變化規(guī)律和趨勢(shì),是非常必要的。 本論文首先評(píng)述了南極海冰變化及其對(duì)南半球大氣環(huán)流、東亞大氣環(huán)流和我國(guó)氣候影響的認(rèn)識(shí)。主要用NCAR/CAM3.0模式模擬了南極海冰整體北擴(kuò)(海冰密集度和海冰的范圍皆為正異常)和南極偶極子異常變化(本文主要研究了海冰密集度異常對(duì)大氣環(huán)流的影響,海冰范圍異常變化的影響將在今后的數(shù)值模擬工作中進(jìn)行研究)對(duì)南半球大氣環(huán)流和氣候、東亞大氣環(huán)流和亞印太地區(qū)氣候的影響,重點(diǎn)分析了南極偶極子異常變化對(duì)南半球中高緯大氣環(huán)流和氣候的影響,并對(duì)該影響過(guò)程的作用機(jī)理進(jìn)行了探討。論文主要結(jié)論如下: 1.NCAR/CAM3.0模式中大氣環(huán)流對(duì)南極海冰范圍正異常的響應(yīng)比較顯著,響應(yīng)最強(qiáng)烈最直接的地區(qū)是南半球中高緯,主要包括繞極低壓帶、澳大利亞高壓和馬斯克林高壓等大氣環(huán)流系統(tǒng)。北半球西太平洋副熱帶高壓與南極海冰變化之間也有較好的相關(guān)性。南極海冰變化對(duì)我國(guó)1月份大氣環(huán)流場(chǎng)的影響相對(duì)7月份偏弱,對(duì)1月大氣環(huán)流和氣候的影響主要是在南半球。 2.本文還模擬了南極偶極子異常對(duì)南半球大氣環(huán)流和氣候的影響,結(jié)合對(duì)歐洲中心大氣環(huán)流再分析資料的分析表明:NCAR/CAM3.0模式不僅能夠較好地模擬出Ferrel環(huán)流的基本模態(tài),而且對(duì)局地大氣環(huán)流、局地氣候和Ferrel環(huán)流對(duì)海冰偶極子異常響應(yīng)的模擬效果也較好。模式結(jié)果表明,對(duì)南極偶極子異常變化最先響應(yīng)的是地表熱通量,海冰異常偏少(偏多)時(shí),對(duì)應(yīng)同一區(qū)域的地表熱通量增加(減少),這將直接導(dǎo)致對(duì)流層低層氣溫下降(上升)。進(jìn)一步的研究還表明,南極偶極子異常變化可以影響到對(duì)流層中上層,這與南極海冰處在Ferrel環(huán)流的上升支有關(guān),上升氣流可以將對(duì)流層低層熱通量和氣溫對(duì)海冰異常的響應(yīng)帶給高層大氣。結(jié)合再分析資料,我們對(duì)模式輸出的對(duì)流層高低空環(huán)流場(chǎng)、位勢(shì)高度場(chǎng)和氣壓場(chǎng)的分析發(fā)現(xiàn),南極偶極子異常在對(duì)流層低層只能影響到50°S左右,而在對(duì)流層中上層可以通過(guò)大氣活動(dòng)中心間的相互作用影響到20°S左右。此外,南半球降水對(duì)海冰異常變化響應(yīng)最強(qiáng)烈的地區(qū)為30～35°S緯度帶,數(shù)值模擬的結(jié)果表明,該緯度帶降水的遙響應(yīng)是通過(guò)南極偶極子異常影響Ferrel環(huán)流的強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的,偶極子負(fù)(正)相位的海冰異常變化會(huì)使同經(jīng)度帶內(nèi)的Ferrel環(huán)流加強(qiáng)(減弱),其下沉支所在區(qū)域降水異常偏少(偏多)。 3.4月份Ross海海冰與5月份印度洋馬斯克林高壓之間存在顯著負(fù)相關(guān),Ross海海冰的異常變化可以通過(guò)改變南極濤動(dòng)的強(qiáng)度影響馬斯克林高壓,這個(gè)過(guò)程大約需要一個(gè)月左右時(shí)間。具體作用過(guò)程為:4月Ross海海冰異常偏少(偏多)會(huì)使南極繞極低壓帶偏深(減弱),使南極濤動(dòng)加強(qiáng)(減弱)。南極濤動(dòng)的強(qiáng)度將直接決定5月馬斯克林高壓的強(qiáng)度變化,使之加強(qiáng)(減弱),越赤道氣流加強(qiáng)(減弱),最后影響到我國(guó)6月份的降水。平均而言,春季馬斯克林高壓超前一個(gè)月對(duì)東亞夏季風(fēng)環(huán)流和降水產(chǎn)生顯著影響,因此4月份Ross海海冰的變化可以作為當(dāng)年?yáng)|亞夏季風(fēng)爆發(fā)時(shí)間和強(qiáng)弱的先兆。
【圖文】：

圖1.1a.本文提及的南極和南大洋一些關(guān)鍵區(qū)的地理位置b.1968一2007年2月南極海冰平均狀況c.1968一2007年9月南極海冰平均狀況1.1.1航海觀測(cè)近幾十年來(lái)，伴隨著南極科學(xué)考察的頻繁進(jìn)行，對(duì)科考沿線的海冰觀測(cè)研究(目測(cè)、攝像和航拍)也取得了一定的進(jìn)展。但是由于所得資料在空間上的局限性和時(shí)間上的不同一性，許多研究結(jié)果不具有普遍性。運(yùn)用早期捕鯨船記錄研究南極海冰變化的方法為重建歷史海冰邊界和研究空間變化差異提供了新視角。DelaMarelzl整理了1931年以來(lái)每年ro月到次年4月的捕鯨船記錄，，發(fā)現(xiàn):在19405和19705年間捕鯨的緯度位置發(fā)生了很大變化，夏季海冰邊界在19505中期和19705初期之間向南退縮了2.8個(gè)緯度，這意味著海冰覆蓋區(qū)域面積減少了25%。但是由于當(dāng)時(shí)的捕鯨資料和現(xiàn)有的海冰遙感資料在時(shí)間序列上不存在重疊的年份，所以沒(méi)法進(jìn)行對(duì)比研究以考證其可靠性。DefaMare的結(jié)論如今被證明在一些地方存在問(wèn)題，不能作為19405和19705年陽(yáng)J海冰范圍減小的證據(jù)。隨J丙eedriceotteetal.[3]也用長(zhǎng)時(shí)間序列的捕鯨船記錄研究了1931一1987年夏季環(huán)南極海冰的范圍變化，他們指出:在20世紀(jì)

而在Bellingshausen和weddell海幾乎有相同程度的減少。也有人提出不同見(jiàn)解，他們認(rèn)為南半球海冰范圍在20世紀(jì)末沒(méi)有明顯變化趨勢(shì)[’】。目前在長(zhǎng)期和短期海冰變化的研究中，多數(shù)結(jié)果表明南極海冰范圍在減少(如圖1.2所示)。 wuetal.15]認(rèn)為20世紀(jì)50年代以來(lái)，南極沿岸氣溫普遍上升，表層海水溫度升高、鹽度降低等現(xiàn)象都表明南極海冰在減退。 Jacobsetal.[6]基于南極過(guò)去100年海溫異常所作的海冰模擬表明:南極年平均海冰范圍減少量在0.7一1.2個(gè)緯度之間。馬麗娟等l8]的研究也指出:近35年來(lái)環(huán)南極海冰有減少趨勢(shì)，但在不同時(shí)間段，海冰變化的趨勢(shì)也不同。在1970’s海冰減少，而到1980’s則有上升趨勢(shì)，到1990’s又開(kāi)始減少。CCC“n.nt鈞心1柳..卜加喇匆.r翻力腳創(chuàng)匕盯俘，s)咽 咽口口日擬潤(rùn)P(，，腳一 一悶悶月，舊”d口的7)*功%扮腳~分叩扔B”巾 巾CCC怕州的 etel.r下的口 e))) ...帕。“.月傭口
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：P434;P731.15

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2668838