發(fā)布時間：2020-06-04 02:22

【摘要】： 西太平洋暖池匯集著世界上開闊海洋中溫度最高的海水,它的維持和變化對全球天氣和氣候的變化起著關(guān)鍵性的作用。從海洋學(xué)角度全面而系統(tǒng)地研究西太平洋暖池的緯向變異特征、機制以及暖池緯向變異對ENSO的影響等科學(xué)問題,對深入了解發(fā)生在暖池區(qū)的海氣耦合過程,全面認(rèn)識暖池變異在ENSO循環(huán)及在全球氣候變化中的作用是不可缺少的,該項研究具有重要的理論意義和實踐意義。 本文根據(jù)長時間序列的海洋和大氣資料,利用EOF、小波等分析方法較系統(tǒng)地研究了西太平洋暖池整層暖水緯向運移特征、暖池水體的時空振蕩及暖池緯向的運移、時空振蕩對ENSO的影響,分析了西太平洋暖池和東太平洋暖池對ENSO的聯(lián)合影響,探討了風(fēng)場和流場對西太平洋暖池緯向變異的影響,并用一個簡單的海洋模式,對暖池緯向變異的動力機制進行了診斷分析。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下: 利用加權(quán)平均法,建立了一個表征整體暖池緯向運移的指標(biāo)序列,分析了暖池緯向運移的時頻特征以及暖池內(nèi)部暖水在緯向運移上的差異,并探討了暖池的緯向運移對赤道西太平洋海平面高度和溫躍層深度的影響以及與ENSO的關(guān)系。結(jié)果顯示:暖池的緯向運移具有顯著的2-7a的年際變化和10-16a的年代際變化,并于1976年前后經(jīng)歷了一次氣候躍變。暖池內(nèi)部大致可以50m深度水層為界分為上、下兩部分,暖池的上半部分緯向運移幅度非常大,而下半部分則相對較小。暖池的緯向運移不僅是赤道西太平洋海平面高度和溫躍層深度異常變化的一個非常重要的直接因素,而且對ENSO的形成與發(fā)展有非常重要的作用。 為進一步了解暖池整體的時空振蕩及其影響,分別對暖池厚度場、熱帶太平洋風(fēng)應(yīng)力場、海表面高度和熱含量場進行了EOF分析。結(jié)果顯示,西太平洋暖池水體具有大致以赤道為橫軸的經(jīng)向“蹺蹺板”式季節(jié)性反位相振蕩和大致以170o E為縱軸的緯向“蹺蹺板”式年際反位相振蕩。緯向振蕩是暖池厚度異常場年際變率的的主導(dǎo)模態(tài)。西太平洋暖池暖水的緯向運移是造成暖池水體緯向振蕩的主要原因。熱帶太平洋海表面高度與熱含量異常場有著非常相似的ENSO時間尺度的振蕩特征:即大致以5o N為橫軸的經(jīng)向“蹺蹺板”式反位相振蕩和大致以170oW為縱軸的緯向“蹺蹺板”式反位相振蕩。而與ENSO密切相關(guān)的熱帶太平洋風(fēng)應(yīng)力異常場也存在著緯向和經(jīng)向兩種主要模態(tài),分別表現(xiàn)為近赤道的緯向風(fēng)異常和遠(yuǎn)赤道的經(jīng)向風(fēng)異常。西太平洋暖池的緯向振蕩對風(fēng)應(yīng)力異常存在滯后1個月左右的響應(yīng)和顯著的相互作用關(guān)系。西太平洋暖池緯向振蕩能夠造成熱帶太平洋水體質(zhì)量與熱量的重新分配,并通過強烈的海氣相互作用對ENSO循環(huán)形成與發(fā)展起著重要的作用。 西太平洋暖池和東太平洋暖池是熱帶太平洋兩個重要的暖水區(qū)。在系統(tǒng)分析西太平洋暖池的緯向變異和東太平洋暖池的經(jīng)向變異特征基礎(chǔ)上,提出了兩暖池對ENSO循環(huán)聯(lián)合影響的新觀點,并建立了一個聯(lián)合影響指數(shù)。結(jié)果顯示,當(dāng)聯(lián)合指數(shù)達(dá)1.6時,則預(yù)示著一次新El Nino的發(fā)生。這為ENSO的研究和預(yù)測提供了一個新線索。 數(shù)據(jù)分析顯示,赤道中太平洋的緯向風(fēng)應(yīng)力及上層緯向流異常是暖池緯向運移的兩個重要的動力因素,且兩者對暖池的緯向運移有良好的預(yù)報意義。利用一個簡單的海洋模式模擬結(jié)果,分析了風(fēng)驅(qū)動下的上層緯向流異常、波動(Kelvin波和Rossby波)及其在邊界的反射效應(yīng)對暖池緯向運移的動力影響。模式結(jié)果顯示:中太平洋上層緯向流異常是西太平洋暖池緯向運移的主要驅(qū)動機制。暖池的緯向運移對波模態(tài)流具有滯后約4個月的響應(yīng),而風(fēng)漂流對暖池緯向運移的影響則比較適時。波動在太平洋東、西兩邊界的反射效應(yīng)對暖池西縮的影響較大。
【圖文】：

西太平洋暖池緯向變異規(guī)律研究平洋到中緯度南太平洋中部的一個西北-東南走向的帶狀區(qū)域內(nèi)時，東南信風(fēng)增強，赤道南側(cè)的西風(fēng)不復(fù)存在，東南信風(fēng)越過赤北轉(zhuǎn)向成為西南風(fēng)，往北成為亞洲南部的夏季季風(fēng)，它可以到達(dá)。南半球夏季，整個區(qū)域內(nèi)是多云區(qū)，反映了較強的SPCZ對流活季，這個多云區(qū)消失，即SPCZ減弱或消失。熱帶海洋地區(qū)對流起著重要的作用,而在對流活動中，對流層底層力、熱力狀況又起著決定作用。在太平洋，重要的加熱區(qū)在熱帶）和南太平洋輻合帶（SPCZ），這兩條輻合帶在西太平洋暖池區(qū)匯圖 1.2），而暖池的南舌（以 28℃為參考）則是東西風(fēng)和南北風(fēng)輻的地方（SPCZ）。

進入 El ni 狀態(tài)。隨著 Hadley 環(huán)流的增強，在中太平洋的赤道以北區(qū)域偏東風(fēng)異常增強，而東太平洋的北風(fēng)異常減弱，最終導(dǎo)致西太平洋暖池西縮，東太平洋暖池北移，兩暖池分離。隨后西太平洋暖池東界區(qū)域又出現(xiàn)顯著的東風(fēng)異常，，而后進入 La 狀態(tài)。由此可見，經(jīng)向風(fēng)應(yīng)力異常的發(fā)展，為 ENSO 循環(huán)的位相轉(zhuǎn)換提供了動力機制，從而完成 ENSO 循環(huán)。在 ENSO 循環(huán)過程中，西太平洋暖池的緯向時空振蕩不僅使熱帶太平洋上層水體質(zhì)量和熱量得以重新分布，從而為 El ni 事件提供暖水源，而且，更重要的是西太平洋暖池的緯向時空振蕩通過海氣相互作用能夠促進 ENSO 循環(huán)的形成與發(fā)展。這個過程的主要內(nèi)容就是海氣相互作用下熱帶太平洋上層水體的時空振蕩，重要的體現(xiàn)為 Walker 環(huán)流和 Hadley 環(huán)流位置與強度的配置變化以及與西太平洋暖池緯向時空振蕩的作用關(guān)系。no%nina%no%
【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】：2008
【分類號】：P732

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本文編號：2695743