| 题名 | 印尼贯穿流在热带印太气候季节到年际变化中的作用 |
| 作者 | 徐腾飞 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2013 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 袁东亮 |
| 关键词 | 印尼贯穿流 印度洋偶极子 ENSO 海洋通道 大气桥 IOD-ENSO滞后遥相关 CMIP5 |
| 学位专业 | 物理海洋学 |
| 中文摘要 | 摘 要 印尼贯穿流（Indonesia Throughflow，ITF）是全球唯一的低纬洋间流，是大洋热盐环流的重要组成部分，其在热带甚至全球气候系统的变化中起着重要的作用。本文将主要关注于ITF平均态及其季节与年际变化在热带印太气候变化中的作用。具体分为如下两个部分。 第一部分 使用统计分析，评估CMIP5气候耦合模式在模拟热带印度洋—太平洋之间滞后遥相关关系的技能和缺陷。 最近的研究和表明，ITF的年际变化是影响热带太平洋和印度洋气候变化的重要海洋信号通道。对观测资料的滞后相关分析显示，自上世纪90年代以来，印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole， IOD）事件和滞后一年太平洋ENSO事件之间具有显著的遥相关关系，这表明IOD异常可以作为有效的预报因子，使得ENSO的模拟及预报时效达到一年以上。在分析了由CMIP5提供的FGOALS-g2气候耦合模式长期历史模拟（historical simulation）资料中热带印太海盆海洋及大气异常的滞后相关关系的基础上，发现FGOALS-g2气候耦合模式较好的体现了观测的海洋通道动力过程，但是与观测相对比，该耦合模式模拟的大气桥过程存在重大缺陷。这一缺陷削弱了热带东南印度洋秋季SSTA与次年秋季赤道太平洋冷舌SSTA之间的显著相关关系，从而降低了FGOALS-g2对ENSO的模拟和预报能力。 进一步的分析发现，在观测中，热带印度洋IOD异常和热带太平洋ENSO异常之间滞后一年的遥相关关系存在13年左右的年代际振荡；并且在这种年代际振荡关系中，热带东南印度洋秋季海表温度异常（Sea Surface Temperature Anomalies，SSTA）与次年秋季Ni?o 3.4指数之间的相关，和赤道西太平洋秋季表面纬向风异常（Surface Zonal Wind Anomalies，SZWA）与次年秋季Ni?o 3.4指数之间的相关呈现交替出现显著相关关系的现象，即海洋通道和大气桥过程之间呈反位相变化。本文选择了23个CMIP5气候耦合模式，分析了其长期历史模拟结果，对这些气候耦合模式模拟IOD-ENSO滞后一年遥相关关系的能力进行了评估。其中，正位相期间（热带东南印度洋秋季SSTA与次年秋季Ni?o 3.4为显著正相关）的合成分析表明，大部分CMIP5气候耦合模式均能够较好的模拟热带印度洋海洋异常和热带太平洋ENSO异常之间滞后一年的相关关系；但是在负位相期间（热带东南印度洋秋季SSTA与次年秋季Ni?o 3.4之间的相关很弱或为负），合成分析表明，大部分CMIP5气候耦合模式不能模拟观测中赤道西太平洋秋季SZWA与次年秋季赤道太平洋冷舌SSTA之间的显著正相关关系。 通过这些评估分析，我们判断，多数CMIP5气候耦合模式在模拟热带印度洋—太平洋之间滞后遥相关关系的年代际振荡方面存在缺陷，这主要体现为对大气桥过程模拟的不足，包括正位相期间赤道西太平洋秋季SZWA与次年秋季冷舌SSTA/SSHA之间的虚假显著相关关系，以及负位相期间，赤道西太平洋秋季SZWA与滞后一年的太平洋ENSO之间不存在显著的遥相关关系。 第二部分 通过数值实验，研究ITF平均态、季节和年际变化对热带印太气候的影响。 已有研究证实，ITF的存在对热带印太海温分布及气候年际变化有着显著地影响，但是这些研究都是通过封闭印尼海地形的数值实验方法完成的。ITF封闭后的海洋平均态发生变化，因此无法研究ITF的季节和年际变化在热带印太气候系统中的作用。本文利用两层半约化重力海洋模式与大气环流模式相耦合，采用ITF松弛的数值实验方法，在控制实验（CTRL）的基础上，将ITF分别松弛至零（EXP1），CTRL年平均（EXP2）和CTRL月平均气候态（EXP3），讨论了ITF平均态以及季节和年际变化对热带印太气候的影响。 EXP2与EXP1之差即代表ITF平均态对热带印太气候的影响。结果发现，ITF输送大幅减弱的情况下，赤道太平洋SST升高，赤道外西太平洋SST降低；由于ITF所输送的西太平洋向印度洋的暖水大幅减少，东印度洋SST下降。此外，ITF大幅减弱后，赤道太平洋温跃层纬向梯度减小，大气Walker环流减弱，西太平洋暖池热量蓄积时间因此增加，导致热带太平洋气候年际振荡周期变长。 EXP3与EXP2之差即代表了ITF季节变化对热带印太气候变化产生的影响。结果显示，ITF的季节变化赤道东印度洋和西太平洋分别产生季节性温跃层异常，激发印度洋赤道外Rossby波西传，以及太平洋赤道Kelvin波东传，并在大洋边界处反射。在赤道太平洋，赤道Kelvin波和赤道外Rossby波（由Kelvin波在东边界反射形成）引起赤道中太平洋纬向平流异常，驱动西太平洋暖池东边界纬向运移，影响赤道中太平洋SST的季节变化。 CTRL与EXP3之差即代表了ITF年际异常所产生的影响。结果显示，ITF的年际变化在在赤道印度洋和太平洋分别产生温跃层年际异常信号，激发热带印度洋和太平洋的赤道波动，在赤道太平洋，通过平流—反射过程，影响赤道太平洋气候年际变化。 海气耦合数值实验证明，ITF的变化影响热带印太温跃层变化以及纬向平流输送，进而影响热带印太气候平均态、季节变化和年际变化。正确模拟ITF及其海洋信号通道机制是提高对热带印太气候变化模拟能力的必要前提，也是增强对热带印太气候变化理解的重要途径。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2014-08-08 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/17947]  |
| 专题 | 海洋研究所_海洋环流与波动重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 徐腾飞. 印尼贯穿流在热带印太气候季节到年际变化中的作用[D]. 中国科学院研究生院. 2013. |
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