本文選題：ENSO　切入點(diǎn)：地球系統(tǒng)模式FIO-ESM　出處：《國(guó)家海洋局第一海洋研究所》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：厄爾尼諾-南方濤動(dòng)(ENSO)是全球最顯著的年際海氣耦合現(xiàn)象,對(duì)全球的天氣與氣候都有著重要的影響。當(dāng)前海氣耦合數(shù)值模式已經(jīng)成為ENSO模擬與預(yù)測(cè)的重要工具,然而對(duì)參與最近的CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)的多模式模擬結(jié)果分析表明海氣耦合模式對(duì)ENSO的模擬仍存在較大的偏差。本文首先與觀(guān)測(cè)對(duì)比評(píng)估了國(guó)家海洋局第一海洋研究所地球系統(tǒng)模式(FIO-ESM)歷史實(shí)驗(yàn)(Historical)模擬ENSO現(xiàn)象以及熱帶太平洋基本狀態(tài)的能力,進(jìn)而通過(guò)上層海洋熱收支手段對(duì)模式中厄爾尼諾(El Ni?o)和拉尼娜(La Ni?a)現(xiàn)象分別進(jìn)行了分析,以探究ENSO演變過(guò)程中海洋熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及海氣耦合的作用。與觀(guān)測(cè)對(duì)比分析表明FIO-ESM模式能夠較好地模擬出ENSO期間熱帶太平洋海表面溫度、風(fēng)場(chǎng)、降水變化的基本特征,但仍存在一些模擬偏差,如模擬的熱帶東太平洋平均海表面溫度偏高,信風(fēng)強(qiáng)度偏弱,ENSO周期的不規(guī)則性較弱,振幅偏強(qiáng),厄爾尼諾事件出現(xiàn)東傳的特性,ENSO到達(dá)盛期的時(shí)間也出現(xiàn)偏差。本文研究表明,緯向、經(jīng)向、垂向的熱量輸運(yùn)和海表面熱通量都對(duì)ENSO的發(fā)展和消亡過(guò)程有著突出貢獻(xiàn):FIO-ESM模擬結(jié)果中,異常緯向流和平均垂向流導(dǎo)致的熱量輸運(yùn)(緯向平流反饋與溫躍層反饋)引導(dǎo)著ENSO的成長(zhǎng)與衰退,控制ENSO的整個(gè)演變過(guò)程;由異常垂向流與平均經(jīng)向流導(dǎo)致的熱量輸運(yùn)使ENSO時(shí)期異常的海溫得到進(jìn)一步增強(qiáng),影響著ENSO的強(qiáng)度;海表面熱通量與SST異常反位相,對(duì)ENSO的成長(zhǎng)起著反作用。對(duì)上層海洋熱收支的進(jìn)一步分析表明,對(duì)赤道太平洋地區(qū)海表面平均風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)的模擬偏差會(huì)影響到ENSO發(fā)生時(shí)上層海洋溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的分布,進(jìn)而導(dǎo)致模式對(duì)緯向、經(jīng)向、垂向熱量輸運(yùn)的模擬出現(xiàn)偏差。FIO-ESM模式模擬熱帶東太平洋平均SST偏高,在厄爾尼諾期間引發(fā)強(qiáng)烈的西風(fēng)異常。模式對(duì)西風(fēng)異常的模擬偏差增強(qiáng)了溫躍層反饋的作用,會(huì)加劇ENSO的振蕩幅度,減弱其周期的不規(guī)則性,并且由溫躍層反饋主導(dǎo)的厄爾尼諾事件會(huì)出現(xiàn)東傳的特征。由于模式模擬的冬季熱帶太平洋信風(fēng)減弱、東太平洋冷舌收縮,減弱了冬季緯向平流反饋與溫躍層反饋的作用,導(dǎo)致ENSO的季節(jié)鎖相出現(xiàn)偏差。
[Abstract]:El Nino-Southern Oscillation (ENSO) is the most significant annual air-sea coupling phenomenon in the world, which has an important impact on the weather and climate of the world. At present, the coupled air-sea numerical model has become an important tool for ENSO simulation and prediction. However, the analysis of the results of the multi-model simulation involving the recent CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 shows that there is still a large deviation between the air-sea coupling model and the ENSO simulation. This paper first evaluates the first Oceanic Research Institute of the State Oceanic Administration by comparison with observations. The Earth system Model (FIO-ESM) Historical experiment is capable of simulating ENSO phenomena and the basic state of the tropical Pacific Ocean. Then the El Nino El Ni? ) and La Ni? (a) the phenomena are analyzed in order to explore the role of ocean thermodynamics, dynamics and air-sea coupling in the evolution of ENSO. The comparison with observations shows that the FIO-ESM model can well simulate the sea surface temperature and wind field in the tropical Pacific during ENSO. The basic characteristics of precipitation change, but there are still some simulation deviations, such as high mean sea surface temperature in the tropical eastern Pacific, weak trade wind intensity and weak irregular and strong amplitude of ENSO period. The characteristics of eastward propagation of El Nino events and the time of ENSO reaching its peak are also deviated. The results of this paper show that, in zonal and meridional directions, Both vertical heat transport and sea surface heat flux contribute significantly to the development and extinction of ENSO. The anomalous zonal flow and the average vertical flow lead to the heat transport (zonal advection feedback and thermocline feedback) leading to the growth and decline of ENSO and controlling the whole evolution process of ENSO. The heat transport caused by the anomalous vertical current and the average meridional current further strengthens the abnormal SST during the ENSO period, which affects the intensity of the ENSO, and the inverse phase of the sea surface heat flux and the SST anomaly. A further analysis of the upper ocean thermal budget shows that for the equatorial Pacific ocean surface mean wind field, the simulation deviation of the temperature field will affect the upper ocean temperature field and the distribution of the current field when ENSO occurs. This results in the deviation of the model from the zonal, meridional and vertical heat transport. FIO-ESM model simulates the high average SST of the tropical eastern Pacific. Strong westerly anomalies are triggered during El Nino. The simulated deviation of the model for westerly anomalies enhances the thermocline feedback, exacerbates the oscillation amplitude of ENSO and weakens the irregularity of its periodicity. Due to the weakening of the tropical Pacific trade wind in winter and the contraction of the cold tongue in the eastern Pacific Ocean, the effect of latitudinal advection feedback and thermocline feedback on winter latitudinal advection and thermocline feedback is weakened. Causes the ENSO seasonal lock phase to appear the deviation.
【學(xué)位授予單位】：國(guó)家海洋局第一海洋研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P732

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本文編號(hào)：1606123