本文關(guān)鍵詞：副熱帶東北太平洋冬季混合層形成機(jī)制及其對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：副熱帶東北太平洋(10°N-40°N,160°W-110°W)冬季混合層較深,有利于海水潛沉和東部模態(tài)水的形成,是一個(gè)能將副熱帶大氣-海洋相互作用信號(hào)通過(guò)潛沉和平流輸送傳遞到熱帶海區(qū)的海域,因此,該海域冬季混合層的深淺在氣候變化中起重要作用。本論文在前人工作的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃(CMIP5)9個(gè)模式歷史模擬結(jié)果和未來(lái)預(yù)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,結(jié)合Levitus和ARGO觀測(cè)資料,給出了現(xiàn)在氣候背景下副熱帶東北太平洋冬季混合層深度空間非均勻分布的特征,發(fā)現(xiàn)了海洋熱平流效應(yīng)對(duì)混合層深度空間不均勻分布的貢獻(xiàn)。探究了該海域冬季混合層深度對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)特征,給出了輻射強(qiáng)迫增加背景下艾克曼抽吸、海氣界面凈熱通量以及海洋平流效應(yīng)對(duì)混合層深度空間不均勻性變化的相對(duì)貢獻(xiàn)。定量評(píng)估了9個(gè)CMIP5模式歷史情景模擬中該海區(qū)主要潛沉區(qū)的潛沉率分布特點(diǎn)及其對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)特征,討論了混合層深度空間分布非均勻性對(duì)潛沉率的影響。本文取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果如下：1.依據(jù)ARGO觀測(cè)資料指出了副熱帶東北太平洋冬季(2-3月)混合層深度空間分布非均勻特征：最大值可超過(guò)130m,出現(xiàn)位置在(28°N,140°W)附近,在(25°N-32°N,150°W-135°W)范圍內(nèi)基本都超過(guò)90m。發(fā)現(xiàn)混合層深度從最大值中心向北側(cè)變淺的幅度較向南變淺的幅度緩,在混合層深度最大值區(qū)域南側(cè)存在個(gè)顯著的帶狀混合層深度鋒面,其強(qiáng)度最大可以達(dá)到0.24m/km。Levitus觀測(cè)資料也顯示了類似的結(jié)果。9個(gè)CMIP5模式歷史情景的模擬中都能模擬出上述冬季混合層深度空間非均勻分布的特征,特別是都能模擬出深混合層南部的帶狀混合層深度鋒面。2.依據(jù)9個(gè)CMIP5模式歷史情景模擬的集合平均結(jié)果定量地給出影響副熱帶東北太平洋冬季混合層深度空間分布非均勻性的主要因素各自的貢獻(xiàn)。研究表明,由于副熱帶東北太平洋位于北太平洋副熱帶環(huán)流的東側(cè),與副熱帶環(huán)流西側(cè)相比,海洋躍層要淺得多,艾克曼抽吸的季節(jié)變化可以通過(guò)影響海洋躍層季節(jié)變化決定冬季混合層深度大值區(qū)的整體位置,特別是混合層深度大值區(qū)的東北邊界；海氣界面凈熱通量也是使混合層深度冬季加深的重要因素之一,它決定了混合層深度大值區(qū)域的西北邊界；帶狀混合層深度鋒面形成的主要原因是鋒面南北上層海洋熱平流的差異：鋒面北側(cè)上層海洋冷平流對(duì)混合層加深的貢獻(xiàn)(大約為21.4m/mon)與海氣界面凈熱通量的貢獻(xiàn)(大約30.4m/mon)相當(dāng),導(dǎo)致混合層較深；鋒面南側(cè)由于上層海洋暖平流對(duì)混合層加深的貢獻(xiàn)(大約為-29.Om/mon)與海氣界面凈熱通量的貢獻(xiàn)(大約33.4m/mon)相反,導(dǎo)致混合層深度較淺。3.依據(jù)逐個(gè)模式的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)了副熱帶東北太平洋混合層深度對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)也存在空間分布的不均勻性。9個(gè)模式集合平均結(jié)果表明：輻射強(qiáng)迫增加背景下,冬季混合層深度最大值變小了50m左右,各模式中普遍在混合層深度鋒面以北混合層深度變小的更多(均超過(guò)30m),而在混合層深度鋒面以南混合層變淺最大值都不超過(guò)30m,個(gè)別模式甚至有一定加深。因此混合層深度鋒面在輻射強(qiáng)迫增加背景下顯著變?nèi)?鋒面最大強(qiáng)度從0.24m/km變至00.15m/km。輻射強(qiáng)迫增加背景下上層海洋溫度升高,凈熱通量變化導(dǎo)致的層結(jié)加強(qiáng)使混合層深度整體變淺,而東北信風(fēng)減弱導(dǎo)致的暖平流減弱則是造成混合層深度鋒面南側(cè)混合層變淺較少的主要原因。4.9個(gè)模式集合平均結(jié)果表明：現(xiàn)在氣候背景下,艾克曼抽吸和側(cè)向潛沉率對(duì)主要潛沉區(qū)域(20°N-28°N,145°W-120°W)潛沉率大小的貢獻(xiàn)基本各占一半,但由于艾克曼抽吸速率的空間分布較為均勻,潛沉率的空間不均勻分布特征主要是由側(cè)向潛沉率決定的,混合層深度鋒面海區(qū)成為主要的潛沉區(qū)和北太平洋副熱帶東部模態(tài)水的主要源地。輻射強(qiáng)迫增加后,潛沉率減弱了0.47×10-6 m·s-1,由于艾克曼抽吸速率幾乎不變,側(cè)向潛沉率的減少(0.40×10-96m·s-1)決定了潛沉率的變小,其貢獻(xiàn)超過(guò)85%�；旌蠈由疃瓤臻g變化不均勻性使混合層深度鋒面減弱,是造成側(cè)向潛沉率減弱的主要原因。潛沉率的減弱最終導(dǎo)致東部模態(tài)水的減弱。
【關(guān)鍵詞】：混合層深度 潛沉率 北太平洋副熱帶東部模態(tài)水 輻射強(qiáng)迫 海洋熱平流
【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5-7
• Abstract7-12
• 第一章 引言12-32
• 1.1 混合層深度研究進(jìn)展12-16
• 1.1.1 海洋上混合層與混合層深度的概念及研究意義12-13
• 1.1.2 北太平洋副熱帶海區(qū)混合層深度的研究進(jìn)展13-16
• 1.2 模態(tài)水和潛沉研究進(jìn)展16-20
• 1.2.1 模態(tài)水簡(jiǎn)介16-17
• 1.2.2 模態(tài)水的主要形成過(guò)程和形成機(jī)制17-18
• 1.2.3 模態(tài)水的研究意義18-20
• 1.3 科學(xué)問(wèn)題的提出20-21
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容21-32
• 第二章 資料、模式及方法介紹32-39
• 2.1 資料介紹32-34
• 2.1.1 觀測(cè)資料介紹32
• 2.1.2 氣候模式介紹32-34
• 2.2 數(shù)據(jù)處理方法34-39
• 2.2.1 混合層深度34
• 2.2.2 混合層方程34-35
• 2.2.3 潛沉率35-36
• 2.2.4 PV計(jì)算36
• 2.2.5 海洋平流計(jì)算36-37
• 2.2.6 混合層深度鋒面位置和強(qiáng)度的計(jì)算37-39
• 第三章 副熱帶東北太平洋混合層深度在現(xiàn)在氣候背景下的特征及其形成機(jī)制39-83
• 3.1 副熱帶東北太平洋混合層深度在GFDL-ESM2M歷史實(shí)驗(yàn)中的特征及其形成機(jī)制39-46
• 3.1.1 觀測(cè)與模式中混合層深度空間分布和季節(jié)變化的對(duì)比分析39-41
• 3.1.2 冬季混合層深度的空間分布的形成機(jī)制41-43
• 3.1.3 混合層深度對(duì)潛沉率的影響43-44
• 3.1.4 北太平洋副熱帶東部模態(tài)水的分布特征44-46
• 3.2 副熱帶東北太平洋混合層深度在9個(gè)CMIP5氣候模式中的分析結(jié)果46-53
• 3.2.1 觀測(cè)與模式中混合層深度空間分布的對(duì)比分析46-48
• 3.2.2 混合層深度的空間分布的形成機(jī)制48-51
• 3.2.3 潛沉率的分布特征和機(jī)制51-53
• 3.3 本章小結(jié)53-83
• 第四章 副熱帶東北太平洋混合層深度對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)83-112
• 4.1 副熱帶東北太平洋混合層深度對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)在GFDL-ESM2M單一模式中的分析結(jié)果83-88
• 4.1.1 副熱帶東北太平洋混合層深度空間分布對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)特征84
• 4.1.2 副熱帶東北太平洋混合層深度對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)機(jī)制84-86
• 4.1.3 太平洋副熱帶東部潛沉過(guò)程和模態(tài)水對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)及機(jī)制86-88
• 4.2 副熱帶東北太平洋混合層深度對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)在多個(gè)CMIP5模式中的分析結(jié)果88-93
• 4.2.1 副熱帶東北太平洋混合層深度對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)特征88-90
• 4.2.2 副熱帶東北太平洋混合層深度對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)機(jī)制90-91
• 4.2.3 潛沉率對(duì)輻射強(qiáng)迫增加的響應(yīng)特征和機(jī)制91-93
• 4.3 本章小結(jié)93-112
• 第五章 總結(jié)與討論112-119
• 5.1 全文總結(jié)112-116
• 5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)116-117
• 5.3 存在的問(wèn)題及展望117-119
• 參考文獻(xiàn)119-125
• 致謝125-126
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷126
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文126

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本文編號(hào)：320306