熱帶太平洋—印度洋年際尺度海氣相互作用研究.pdf

1、本文利用觀測資料和數(shù)值模式，對發(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存在情況下，重新考慮了Matsuno(1966)所研究的經(jīng)典波動問題。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。本文研究內(nèi)容主要包括以下的五個部分：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)動特性，定義了表征海洋大氣系統(tǒng)的對稱模態(tài)和反對稱模態(tài)指數(shù)，通過兩個指數(shù)對熱帶太平洋和印度洋關(guān)于赤道對稱和反對稱的兩個模態(tài)進(jìn)行區(qū)分，發(fā)現(xiàn)關(guān)于赤

3、道反對稱的海-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斷模分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)海洋之中溫躍層(或大氣的高度場)具有徑向不均勻分布及存在相應(yīng)的赤道急流時，這樣

4、的背景場對赤道低頻長波的發(fā)展有重要影響．當(dāng)赤道附近基本流是向東時，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，同時與由背景場的不均勻性產(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 對次表層海溫資料和850hPa大氣的渦度場資料的分析表明了次表層海溫和大氣渦度場之間存在著密切的相互作用。通過大氣對海洋熱強(qiáng)迫和海洋對大氣渦度強(qiáng)迫的響應(yīng)分析,從資料角度定性的驗(yàn)證了延時振蕩子理論。 對應(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)于赤道對稱的一對氣旋/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,并且對該模態(tài)的形成進(jìn)行了分析;對應(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)于赤道對稱的一對反氣旋/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)計上呈現(xiàn)出時滯的相互關(guān)系,一般赤道東太平洋的海溫距平變化在前(一個季度左右),聯(lián)