發(fā)布時(shí)間：2018-08-05 09:16

【摘要】：本文將南極海冰的變化放置在一個(gè)較為長期的環(huán)境背景中,利用未插值的原始海洋觀測資料、陸地站點(diǎn)資料、再分析資料以及衛(wèi)星反演資料對比分析了1950-1978年和1979-2011年南半球夏季南大洋SST、近地面10m風(fēng)場以及海平面氣壓的氣候趨勢。進(jìn)一步用ERA-I全球再分析資料分析了1979-2011年南半球中高緯度緯向風(fēng)的變化,發(fā)現(xiàn)西風(fēng)趨勢呈現(xiàn)出非常顯著的區(qū)域性特征和季節(jié)不對稱性特征。我們將熱帶海洋SST、臭氧和溫室氣體作為模式的三種強(qiáng)迫源,利用三種強(qiáng)迫源的不同組合,通過CAM4大氣環(huán)流模式進(jìn)行了4組AMIP實(shí)驗(yàn),并分別提取出各個(gè)強(qiáng)迫項(xiàng)對環(huán)流異常的貢獻(xiàn)。為進(jìn)一步探究熱帶海洋對近年來南極氣候異常的貢獻(xiàn),我們通過CESM氣候耦合模式設(shè)計(jì)了太平洋起搏器實(shí)驗(yàn),即在海洋里加入向下的潛熱通量使得赤道東太平洋的海表面溫度盡可能地接近于觀測,在耦合模式中強(qiáng)調(diào)熱帶海洋的作用。本文得到的主要結(jié)論有：(1)1979-2011年,除南極半島及周圍海域,南大洋海表面溫度和表面氣溫均降低,與南極海冰的擴(kuò)張相一致。相反,在1950-1978南大洋幾乎為一致性的增暖。海平面氣壓和近地面緯向風(fēng)在1979年前、后也呈現(xiàn)出相反的變化趨勢,例如在前(后)一時(shí)間段南大洋的增溫(變冷)伴隨著西風(fēng)的減弱(增強(qiáng))和氣壓梯度力的降低(升高)。各個(gè)彼此獨(dú)立觀測的物理量間相似的時(shí)間演變特征強(qiáng)有力地證明了南大洋存在著年代際低頻振蕩的特征。(2)南半球夏季時(shí)間,中高緯度的環(huán)流異常主要是受到熱帶海洋和臭氧的共同作用,溫室氣體等外強(qiáng)迫對中高緯度環(huán)流異常影響微弱；而到南半球秋季時(shí)間,環(huán)流的異常信號主要集中在太平洋扇區(qū),赤道中太平洋激發(fā)的遙相關(guān)波列將熱帶信號傳播至太平洋扇區(qū)的中高緯度,該區(qū)域主要是受到熱帶海洋的遙相關(guān)影響。(3)起搏器實(shí)驗(yàn)?zāi)M的SST趨勢均在太平洋區(qū)域呈現(xiàn)出一個(gè)與Interdecadal Pacific Oscillilation (IPO)相似的分布結(jié)構(gòu),并與觀測結(jié)果相同。而在南大洋,幾乎所有的起搏器實(shí)驗(yàn)均呈現(xiàn)出太平洋扇區(qū)顯著變冷的特征,但南大洋海溫大范圍變冷和南極海冰緩慢增長的特征卻并不顯著。盡管如此,出現(xiàn)在太平洋扇區(qū)的顯著變冷,意味著太平洋扇區(qū)是與熱帶氣候緊密聯(lián)系的關(guān)鍵區(qū)域,并進(jìn)一步證實(shí)了南極氣候與熱帶海洋的聯(lián)系�？傊�,近年來南極海冰的增長趨勢是其年代際變化的一部分,繞極西風(fēng)的增強(qiáng)通過使南大洋變冷最終導(dǎo)致南極海冰的增長。繞極西風(fēng)的增強(qiáng)是熱帶海洋和臭氧的共同作用導(dǎo)致的。盡管我們在耦合模式中強(qiáng)調(diào)熱帶海洋的作用,但對南大洋海溫和南極海冰的模擬能力仍較弱。
[Abstract]:In this paper, the variation of Antarctic sea ice is placed in a relatively long-term environmental background, using uninterpolated original ocean observation data, land station data, From 1950 to 1978 and from 1979 to 2011, the climate trends of the Southern Ocean SST, the 10 m wind field near the surface and the sea level pressure in the Southern Hemisphere from 1950 to 1978 and from 1979 to 2011 were compared and analyzed by reanalysis data and satellite inversion data. The variation of latitudinal winds in the Southern Hemisphere from 1979 to 2011 is analyzed by using the ERA-I global reanalysis data. It is found that the westerly wind trends show very significant regional and seasonal asymmetry characteristics. The tropical ocean, ozone and greenhouse gases are used as three forcing sources of the model. Using different combinations of the three forcing sources, four groups of AMIP experiments are carried out through the CAM4 atmospheric circulation model, and the contribution of each forcing term to the circulation anomaly is extracted respectively. In order to further explore the contribution of tropical oceans to Antarctic climate anomalies in recent years, we designed the Pacific pacemaker experiment through the CESM climate coupling model. That is to say, the downward latent heat flux in the ocean makes the sea surface temperature in the equatorial eastern Pacific as close as possible to observations, and emphasizes the role of the tropical ocean in the coupling model. The main conclusions obtained in this paper are as follows: (1) from 1979 to 2011, the surface temperature and surface temperature of the Southern Ocean Sea decreased except for the Antarctic Peninsula and the surrounding sea area, which is consistent with the expansion of Antarctic sea ice. In contrast, the Southern Ocean was almost uniformly warmer in 1950-1978. The sea level pressure and the near-surface zonal wind also showed a reverse trend before 1979, for example, the warming (cooling) of the Southern Ocean was accompanied by the weakening (strengthening) of the westerly wind and the decrease (rise) of the pressure gradient force in a period of time before (after). The similar temporal evolution characteristics among the physical quantities observed independently of each other strongly prove the existence of Interdecadal low frequency oscillation in the Southern Ocean. (2) Summer time in the Southern Hemisphere, The anomaly of circulation in middle and high latitudes is mainly affected by the interaction of tropical ocean and ozone, and the extrinsic forcing of greenhouse gases has a weak effect on the anomaly of circulation in middle and high latitudes, while in the autumn of the southern hemisphere, the anomalous signals of circulation are mainly concentrated in the Pacific sector. Teleconnective wave trains excited in the equatorial central Pacific transmit tropical signals to the mid-high latitudes of the Pacific sector. This region is mainly affected by the teleconnection of tropical ocean. (3) the SST trends simulated by pacemaker experiments all show a similar distribution structure to Interdecadal Pacific Oscillilation (IPO) in the Pacific region, and the results are the same as those observed. However, in the Southern Ocean, almost all pacemaker experiments show significant cooling in the Pacific sector, but the characteristics of large-scale cooling in the Southern Ocean and slow growth of the Antarctic sea ice are not significant. Nevertheless, the significant cooling in the Pacific sector means that the Pacific sector is a key area closely linked to the tropical climate, and further confirms the link between the Antarctic climate and the tropical ocean. In a word, the increasing trend of Antarctic sea ice in recent years is a part of its decadal variation. The increase of circumpolar westerly wind finally leads to the increase of Antarctic sea ice by cooling the Southern Ocean. The enhancement of circumpolar westerly wind is caused by the combined action of tropical ocean and ozone. Although we emphasize the role of the tropical ocean in the coupling model, the ability to simulate the southern ocean sea and Antarctic sea ice is still weak.
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P731.15

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