熱帶太平洋—印度洋年際尺度海氣相互作用研究.pdf

1、本文利用觀測(cè)資料和數(shù)值模式，對(duì)發(fā)生在熱帶印度洋的偶極子(IOD)事件和發(fā)生在熱帶太平洋的ENSO事件進(jìn)行了分析，探討了兩個(gè)海氣耦合事件各自變化特性以及兩者相互之間的關(guān)系：在熱帶經(jīng)向非均勻的溫躍層及其相伴隨的背景流場(chǎng)存在情況下，重新考慮了Matsuno(1966)所研究的經(jīng)典波動(dòng)問題。研究了與熱帶年際變化相聯(lián)系的熱帶海．氣系統(tǒng)氣候平均態(tài)所包含的海．氣相互作用。本文研究?jī)?nèi)容主要包括以下的五個(gè)部分：熱帶太平洋氣候平均態(tài)所包含的海-氣相互作用的

2、資料分析，熱帶海洋／大氣不穩(wěn)定性研究，熱帶太平洋ENSO事件和熱帶印度洋偶極子事件之間的相互作用研究，太平洋ENSO的海-氣相互作用資料分析以及熱帶印度洋偶極子的海-氣相互作用資料分析。主要結(jié)論如下： (1) 熱帶太平洋氣候平均態(tài)所包含的海-氣相互作用的資料分析 根據(jù)海洋和大氣的運(yùn)動(dòng)特性，定義了表征海洋大氣系統(tǒng)的對(duì)稱模態(tài)和反對(duì)稱模態(tài)指數(shù)，通過兩個(gè)指數(shù)對(duì)熱帶太平洋和印度洋關(guān)于赤道對(duì)稱和反對(duì)稱的兩個(gè)模態(tài)進(jìn)行區(qū)分，發(fā)現(xiàn)關(guān)于赤

3、道反對(duì)稱的海-氣耦合模態(tài)主要包含了大氣散度分量和海洋SST的相互作用；關(guān)于赤道對(duì)稱的海-氣耦合模態(tài)主要包含了大氣旋度分量和海洋SST的相互作用，并從資料估算了該耦合模態(tài)向西傳播的速度。討論了熱帶印度洋和熱帶太平洋在1948—1975年和1976—2005年之間的氣候態(tài)差異。 (2)熱帶海洋／大氣不穩(wěn)定性研究 通過淺水模式的低階截?cái)嗄７治觯l(fā)現(xiàn)當(dāng)海洋之中溫躍層(或大氣的高度場(chǎng))具有徑向不均勻分布及存在相應(yīng)的赤道急流時(shí)，這樣

4、的背景場(chǎng)對(duì)赤道低頻長(zhǎng)波的發(fā)展有重要影響．當(dāng)赤道附近基本流是向東時(shí)，可以使經(jīng)典的Rossby波的波速發(fā)生改變甚至變成向東傳播，同時(shí)與由背景場(chǎng)的不均勻性產(chǎn)生的地形Rossbv波相互作用后，可產(chǎn)生向東傳播的不穩(wěn)定波．這種不穩(wěn)定的性質(zhì)，在本質(zhì)上是發(fā)生在赤道海域(或大氣中)的正壓不穩(wěn)定，但它不完全與中緯度的正壓不穩(wěn)定性相同，它是通過地形Rossby波和Rossby波兩支波相互作用后產(chǎn)生的耦合不穩(wěn)定． (3)太平洋ENSO的海一氣相互作用資

5、料分析 對(duì)次表層海溫資料和850hPa大氣的渦度場(chǎng)資料的分析表明了次表層海溫和大氣渦度場(chǎng)之間存在著密切的相互作用。通過大氣對(duì)海洋熱強(qiáng)迫和海洋對(duì)大氣渦度強(qiáng)迫的響應(yīng)分析,從資料角度定性的驗(yàn)證了延時(shí)振蕩子理論。 對(duì)應(yīng)著東太平洋SSTA的正/負(fù)距平,大氣環(huán)流散度分量的變異表現(xiàn)為距平意義下的WMker環(huán)流翻轉(zhuǎn)/增強(qiáng),其垂向?yàn)樾眽航Y(jié)構(gòu);對(duì)應(yīng)著東太平洋SSTA的正/負(fù)距平,大氣環(huán)流旋度分量的變異表現(xiàn)為關(guān)于赤道對(duì)稱的一對(duì)氣旋/反氣旋式環(huán)

6、流,伴隨著赤道的西/東風(fēng)異常,其垂向?yàn)樾眽航Y(jié)構(gòu);大氣環(huán)流旋度分量在ENSO的位相轉(zhuǎn)換過程中扮演著重要角色,與海洋次表層相互作用,形成了ENSO循環(huán)的周期性變化;(4)熱帶印度洋海一氣相互作用資料研究 對(duì)熱帶印度洋地區(qū)的降水進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)熱帶印度洋海區(qū)的降水距平主要模態(tài)呈現(xiàn)緯向反位相的偶極子形式,并且對(duì)該模態(tài)的形成進(jìn)行了分析;對(duì)應(yīng)著東印度洋SSTA的負(fù)/正距平,大氣環(huán)流散度分量的變異表現(xiàn)為距平意義下的Walker環(huán)流翻轉(zhuǎn)/增強(qiáng),

7、其垂向?yàn)樾眽航Y(jié)構(gòu);對(duì)應(yīng)著東印度洋SSTA的負(fù)/正距平,大氣環(huán)流旋度分量的變異表現(xiàn)為關(guān)于赤道對(duì)稱的一對(duì)反氣旋/氣旋式環(huán)流,伴隨著赤道的東/西風(fēng)異常,其垂向?yàn)樾眽航Y(jié)構(gòu);大氣環(huán)流旋度分量在IOD的位相轉(zhuǎn)換過程中扮演著重要角色; (5)熱帶太平洋ENSO事件和熱帶印度洋偶極子事件之間的相互作用研究 分折表明,ENSO事件和Dipole事件的發(fā)展,在統(tǒng)計(jì)上呈現(xiàn)出時(shí)滯的相互關(guān)系,一般赤道東太平洋的海溫距平變化在前(一個(gè)季度左右),聯(lián)