本文關(guān)鍵詞：全球變暖對(duì)北大西洋氣候變率的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文主要討論了北大西洋氣候變率在全球變暖下的變化,其中包括北大西洋三極子(NAT)以及熱帶北大西洋極子(NTAM)。NAT是冬季熱帶外北大西洋海表溫度(SST)的經(jīng)驗(yàn)正交分解(EOF)第二模態(tài),與北大西洋濤動(dòng)(NAO)緊密相連。它的變化對(duì)于周圍國(guó)家的溫度、降水、大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流(AMOC)等等都有著重要的影響。而NTAM作為春季熱帶北大西洋的EOF第一模態(tài),與熱帶輻合帶(ITCZ)的南北移動(dòng)有著緊密的聯(lián)系。其對(duì)于周圍國(guó)家的降水以及北大西洋颶風(fēng)有著非常重要的影響。本文首先利用FOAM1.5 (Fast Ocean-Atmosphere Model, versionl.5)模式研究了NAT的年代際變率。在模式中NAT呈現(xiàn)出11年的典型年代際周期。通過部分阻擋實(shí)驗(yàn)和部分耦合實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)這一年代際變率的生成機(jī)制與副熱帶海盆內(nèi)的海洋波動(dòng)調(diào)整過程以及北大西洋海氣耦合過程有著密不可分的聯(lián)系。在二氧化碳加倍實(shí)驗(yàn)中,NAT的空間形態(tài)沒有發(fā)生顯著的變化,但是其年代際變率的強(qiáng)度明顯減弱了。這主要與全球變暖后海洋層結(jié)更加穩(wěn)定,導(dǎo)致Rossby波波速加快,其橫跨副熱帶海盆的時(shí)間縮短有關(guān)。Rossby波橫跨海盆的時(shí)間決定了NAT年代際變率的時(shí)間周期,它的縮短使得NAT年代際變率縮短為年際變率。這一 Rossby加速的現(xiàn)象在Geophysical Fluid Dynamics Laboratory coupled model version 2.0 (GFDL CM2.0)模式中也有所體現(xiàn)。而NAT年代際變率形成的另一重要機(jī)制——北大西洋海氣耦合過程在FOAM二氧化碳加倍實(shí)驗(yàn)中并沒有發(fā)生明顯的改變,但GFDL CM2.0模式結(jié)果則顯示此過程急劇減弱,因此北大西洋海氣耦合過程在全球變暖后的變化可能具有較強(qiáng)的模式依賴性。為了進(jìn)一步研究全球變暖下北大西洋海氣耦合作用的變化,我們利用20世紀(jì)再分析資料(20CRv2)、觀測(cè)資料以及模式數(shù)據(jù)系統(tǒng)地研究了北大西洋的海氣耦合作用。在北大西洋,海氣耦合作用由兩個(gè)過程構(gòu)成：冬季大氣強(qiáng)迫冬季海洋,以及夏季海洋強(qiáng)迫冬季大氣。其中前者主要表現(xiàn)為冬季NAO與NAT的緊密聯(lián)系,而后者則為夏季海表溫度(SST)的北大西洋馬蹄狀模態(tài)(NAH)與冬季NAO的緊密聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)大氣對(duì)海洋的強(qiáng)迫在20世紀(jì)中沒有明顯的變化,但是海洋對(duì)于大氣的強(qiáng)迫卻顯著增強(qiáng)了。其增強(qiáng)的原因主要與20世紀(jì)中北大西洋風(fēng)暴軸的加強(qiáng)以及NAH的加強(qiáng)有關(guān),這一結(jié)論與其他政府間報(bào)告(IPCC)模式和再分析數(shù)據(jù)結(jié)果一致。研究同時(shí)表明,大部分IPCC AR4氣候模式未能準(zhǔn)確模擬出NAO-NAH的耦合作用以及夏季SST的NAH模態(tài)。中緯度北大西洋與熱帶北大西洋聯(lián)系緊密,也是大西洋經(jīng)向模態(tài)(AMM)內(nèi)部變率的重要組成部分。本文我們重點(diǎn)研究AMM偶極子的熱帶北大西洋極子(NTAM),并利用Pacific Ocean-Global Atmosphere (POGA)實(shí)驗(yàn)來評(píng)估南方濤動(dòng)(ENSO)強(qiáng)迫以及內(nèi)部變率對(duì)NTAM的影響。在POGA實(shí)驗(yàn)中,熱帶東太平洋SST的異常被固定為觀測(cè)值,而其他海域則與大氣完全禍合。本實(shí)驗(yàn)從1950年到2012年,共運(yùn)行了10組實(shí)驗(yàn)。我們利用10組實(shí)驗(yàn)的集合平均和組內(nèi)差別分別代表ENSO強(qiáng)迫和內(nèi)部變率。研究發(fā)現(xiàn),這兩種NTAM變率的形成機(jī)制均為風(fēng)-蒸發(fā)-SST (WES)過程,并在春季達(dá)到鼎盛：而內(nèi)部變率的發(fā)展時(shí)間較早,也是NTAM更重要的組成部分。POGA實(shí)驗(yàn)雖然可以成功捕捉到以上特征,但是較觀測(cè)比仍存在一定的缺陷。首先,POGA實(shí)驗(yàn)?zāi)M的NTAM發(fā)展時(shí)間較觀測(cè)晚,且內(nèi)部變率占有更大的比重。其次,POGA實(shí)驗(yàn)中NTAM變率在赤道北部海域存在一個(gè)異常的極大值帶,其形成機(jī)制與WES過程和海洋動(dòng)力過程有著密切的關(guān)系。而這一異常在模式模擬中十分普遍：30個(gè)IPCC模式有15個(gè)存在這一問題。此外,POGA實(shí)驗(yàn)中NTAM與Atlantic Nino聯(lián)系過于緊密,而這一問題在其他9個(gè)IPCC模式中也有所體現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：北大西洋三極子 海氣耦合 大西洋經(jīng)向模態(tài) 全球變暖 內(nèi)部變率
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P732
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 引言12-26
• 1.1 北大西洋概述12-13
• 1.2 北大西洋三極子13-15
• 1.3 北大西洋海氣耦合15-17
• 1.4 熱帶大西洋經(jīng)向模態(tài)17-18
• 1.5 全球變暖18-20
• 1.6 關(guān)鍵科學(xué)問題及擬解決內(nèi)容20-22
• 本章附圖22-26
• 第二章 數(shù)值模式和分析方法26-32
• 2.1 FOAM模式簡(jiǎn)介26-27
• 2.1.1 模式介紹26
• 2.1.2 Ctrl實(shí)驗(yàn)26
• 2.1.3 2CO_2實(shí)驗(yàn)26-27
• 2.1.4 PB實(shí)驗(yàn)27
• 2.1.5 PC實(shí)驗(yàn)27
• 2.2 GFDL CM2.1模式簡(jiǎn)介27-28
• 2.2.1 模式介紹27-28
• 2.2.2 POGA實(shí)驗(yàn)28
• 2.3 IPCC模式簡(jiǎn)介28-29
• 2.4 觀測(cè)和再分析數(shù)據(jù)29
• 2.5 統(tǒng)計(jì)方法簡(jiǎn)介29-32
• 2.5.1 經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解法(EOF)29-30
• 2.5.2 季節(jié)經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解法(SEOF)30
• 2.5.3 最大協(xié)方差方法(MCA)30-31
• 2.5.4 回歸分析法31-32
• 第三章 全球變暖對(duì)北大西洋三極子年代際變率的影響32-67
• 3.1 FOAM模式評(píng)估33-35
• 3.1.1 氣候態(tài)的模擬33-34
• 3.1.2 NAT的模擬34-35
• 3.2 全球變暖的影響35-37
• 3.2.1 氣候態(tài)的改變35-36
• 3.2.2 NAT的改變36-37
• 3.3 NAT形成機(jī)制37-42
• 3.3.1 熱收支分析37-39
• 3.3.2 海洋動(dòng)力過程39-41
• 3.3.3 海氣耦合過程41-42
• 3.4 全球變暖對(duì)ROSSBY波和海氣耦合的影響42-44
• 3.4.1 Rossby波的改變42-43
• 3.4.2 海氣耦合的改變43-44
• 3.5 小結(jié)與討論44-46
• 本章附圖46-67
• 第四章 二十世紀(jì)北大西洋海氣耦合的變化67-89
• 4.1 北大西洋海氣耦合68-70
• 4.2 20世紀(jì)海氣耦合的變化70-71
• 4.3 可能的機(jī)制71-73
• 4.3.1 風(fēng)暴軸的加強(qiáng)71-72
• 4.3.2 NAH的加強(qiáng)72-73
• 4.4 小結(jié)與討論73-76
• 本章附圖76-89
• 第五章 熱帶北大西洋的ENSO強(qiáng)迫與內(nèi)部變率89-128
• 5.1 POGA氣候態(tài)的模擬90-93
• 5.1.1 POGA實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充說明90-91
• 5.1.2 氣候態(tài)的模擬91-93
• 5.2 NTAM93-99
• 5.2.1 研究方法93
• 5.2.2 NTAM的ENSO強(qiáng)迫與內(nèi)部變率93-97
• 5.2.3 NTAM與Atlantic Nino97-99
• 5.3 異常區(qū)域的研究99-104
• 5.3.1 熱帶大西洋西部海域的異常99-100
• 5.3.2 赤道以北海域的異常100-104
• 5.4 小結(jié)與討論104-107
• 本章附圖107-128
• 第六章 全文總結(jié)與討論128-132
• 6.1 文章主要結(jié)論128-130
• 6.2 論文的不足以及下一步工作130-132
• 參考文獻(xiàn)132-151
• 致謝151-152
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷152
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文152
• 其他完成的學(xué)術(shù)論文152

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本文編號(hào)：257692