热带太平洋热平流的基本特征与变化分析

IOCAS-IR > 海洋环流与波动重点实验室

	热带太平洋热平流的基本特征与变化分析
	官聪
学位类型	硕士
导师	王凡 ; 陈永利
	2013
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位专业	环境工程
关键词	热带太平洋热平流季节 Enso 西太暖池
摘要	热平流在热带太平洋海洋混合层的热量调整过程中发挥着重要的作用，是热带太平洋气候系统形成和变异的重要因子。本文基于50年的SODA海洋同化资料（1958–2007年），系统分析了热带太平洋混合层内热平流的基本特征、纬向热平流的季节变化和物理机制，以及热平流在年际尺度上与ENSO之间的关系。特别地，本文利用热量收支方程评估了季节尺度上纬向热平流在Ni?o3.4区域的热收支中的作用，并探讨了其与暖池东边界的季节运移之间的关系。主要结果如下： 1）热带太平洋混合层热平流的基本特征。在气候态上，纬向热平流在大洋内区大致成东西向带状分布，最大值出现在赤道附近和西边界区。赤道附近10°S–5°N为冷平流（约-50 W/m2），在5°N–10°N的中太平洋为暖平流（约40 W/m2），在10°N以北的中西太平洋为冷平流而在赤道以南热带区域为负值区（-20 W/m2）。纬向热平流在赤道两侧（10°S–5°N）为冷平流，而在5°N–10°N之间为暖平流。纬向热平流的空间分布一方面与混合层温度的纬向梯度分布紧密联系，因而在暖池内部较小；另一方面也与赤道流系相关，向西流动的北赤道流（North Equatorial Current, NEC）和南赤道流（South Equatorial Current, SEC）区为显著冷却作用，而向东流动的北赤道逆流（North Equatorial Countercurrent, NECC）区为增暖作用。经向热平流的分布则相对简单，主要表现为：赤道中东太平洋的冷却作用，以及赤道外区域的增暖作用。这主要是由于温度在经向上从赤道向两极递减，而经向流由于赤道Ekman作用在赤道两侧极向，而在赤道外区域反向。 2）热带太平洋混合层纬向热平流的季节变化及其物理机制。纬向热平流有明显的季节变化。其中位于5°S–5°N的冷平流与5°–10°N的暖平流呈反相位的季节变化，这是SEC和NECC的同相位季节变化导致的。纬向热平流的季节变化信号均有西传的特征，季节变化最显著的区域集中在中东太平洋，尤其是Ni?o3.4区域。对Ni?o3.4区纬向热平流季节变化的物理机制研究表明，纬向流场的季节变化是主要原因，占纬向热平流总季节变化量的51.5%，其中SEC季节变化的贡献最大。进一步研究表明，局地风应力的季节变化以及通过第一斜压Rossby波的远程效应是热平流季节变化及其西传过程的基本机制。Ni?o3.4区的季节热收支分析表明，纬向热平流和海表热通量在混合层热量调整中起主导作用，两者的重要性相当，在9–10月份，纬向热平流异常的贡献甚至高于海表热通量异常的贡献。基于最小二乘法，使用纬向热平流和净海表热通量拟合了西太暖池东边界，给出拟合方程。其中， ξ为214.2°E，α 和 β 分别是海表热通量和纬向热平流的权重系数，分别是0.3 °E m2 W-1和 0.4 °E m2 W-1。拟合结果与真实边界吻合效果很好。 3）热带太平洋混合层热平流的年际变化及其与ENSO的关系。热平流存在显著的年际变化特征。热带太平洋热平流与Ni?o3.4指数的相关性分析表明，纬向热平流与Ni?o3.4指数的相关系数分布呈现出与赤道流系相对应的纬向条带分布，其中在NEC和SEC区显著正相关，而NECC区显著负相关。经向热平流与Ni?o3.4指数的相关性系数高值区主要出现中东太平洋，为关于赤道对称的正相关，这表明年际经向热平流驱动热量在赤道东太平洋辐合（辐散）促成ENSO循环，这些与Jin（1997）有关ENSO的Recharge-Discharge理论相吻合。本文还在年际尺度上进一步研究了热带太平洋热平流在传统型El Ni?o事件中的演变过程。通过在合成在El Ni?o发展期（7、8及9月）和成熟期（12及次年1月）及衰退期（次年3、4及5月）的热平流，发现：在El Ni?o事件发展和成熟期，赤道两侧的暖平流使得海区增暖，在暖异常以北（5°-10°N）则出现纬向带状的冷平流，而经向热平流则在日界限以东的赤道两侧出现大范围的暖异常（30W/m2以上）；在衰退期时，暖异常大大减弱，而在赤道以南转变成冷异常，这主要是温度异常和流场异常导致的经向平流所致，而涡动异常平流项则抑制了经向热平流的变化。值得注意的是，纬向热平流的作用主要体现在热带中太平洋，而经向热平流发生在热带东太平洋。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/17936
专题	海洋环流与波动重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	官聪. 热带太平洋热平流的基本特征与变化分析[D]. 中国科学院研究生院,2013.

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