印度洋偶極子?xùn)|西極演變機(jī)制及聯(lián)系.pdf

1、印度洋偶極子(IOD)是發(fā)生在熱帶印度洋上的海氣耦合事件,是年際尺度上熱帶印度洋變化的主要模態(tài)之一,同時(shí)也是全球氣候系統(tǒng)年際變化的重要組成部分,其發(fā)生對(duì)周邊乃至全球的氣候有顯著影響。探討IOD事件的發(fā)生機(jī)制和發(fā)展過(guò)程及東、西極之間的聯(lián)系對(duì)全球氣候變化的研究有重要意義。本文使用HadISST、SODA等數(shù)據(jù)資料,較全面的分析了IOD期間熱帶印度洋海表面溫度(SST)及溫躍層深度的變化規(guī)律。并使用HYCOM模擬的結(jié)果進(jìn)行混合層熱收支分析,研

2、究了混合層溫度的變化與各海洋動(dòng)力、熱力過(guò)程的聯(lián)系。分析了IOD期間流場(chǎng)的異常情況及其對(duì)IOD發(fā)展的作用。并通過(guò)一系列數(shù)值實(shí)驗(yàn),對(duì)風(fēng)場(chǎng)、熱通量場(chǎng),及印度洋不同區(qū)域的大氣強(qiáng)迫場(chǎng)各自在IOD東、西極發(fā)展中所起的作用進(jìn)行了評(píng)價(jià)。主要結(jié)論如下:一、IOD期間SST及溫躍層深度的變化規(guī)律。西極SST的正異常3-4月開(kāi)始發(fā)展,并可維持較長(zhǎng)時(shí)間,其增暖以赤道以南部分為主。東極SST負(fù)異常9-10月達(dá)到峰值,隨后經(jīng)歷了一個(gè)迅速的增暖過(guò)程,SST轉(zhuǎn)化為顯著

3、的正異常。IOD東、西極SSTA的變化均與nino3.4指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系,東、西極SSTA的變化也為正相關(guān)。東、西極溫躍層深度的變化為明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系,且東極的變化提前西極兩個(gè)月左右。二、應(yīng)用混合層熱收支分析,評(píng)價(jià)了獨(dú)立及伴隨El Nino發(fā)生的兩類IOD事件中與海表面熱通量、水平、垂向?qū)α鬟^(guò)程所起的作用。結(jié)果表明,獨(dú)立IOD事件具有開(kāi)始及達(dá)到峰值的時(shí)間提前,以東極的溫度異常為主,消衰后不出現(xiàn)海盆一致增暖現(xiàn)象的特點(diǎn)。原因是1、獨(dú)立IOD

4、事件中風(fēng)場(chǎng)異常出現(xiàn)較早,導(dǎo)致動(dòng)力過(guò)程造成的東極降溫的時(shí)間提前;2、伴隨El Nino發(fā)生的IOD事件中,西極的增暖受垂向?qū)α鬟^(guò)程與海表面熱通量正異常的共同影響。獨(dú)立IOD事件中海表面熱通量正異常很弱,且由于東風(fēng)異常出現(xiàn)及結(jié)束的時(shí)間較早,因此動(dòng)力過(guò)程不能繼續(xù)對(duì)西極起到加溫的作用,導(dǎo)致西極沒(méi)有出現(xiàn)顯著的增暖;3、伴隨El Nino發(fā)生的IOD事件后期,海表面熱通量的正異常不論強(qiáng)度還是作用區(qū)域都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于獨(dú)立IOD事件,為東極的反彈提供了能量。

5、且獨(dú)立IOD事件中由于反彈的時(shí)間出現(xiàn)較早,此時(shí)沿岸動(dòng)力過(guò)程造成的降溫作用仍然存在,削弱了熱通量帶來(lái)的增暖作用。三、對(duì)IOD期間流場(chǎng)異常及流場(chǎng)EOF分解的結(jié)果表明,流場(chǎng)異常10月份前發(fā)展緩慢,10月顯著增大,11月流場(chǎng)異常最強(qiáng),這是與風(fēng)場(chǎng)的變化相聯(lián)系的。在兩類IOD事件中,流場(chǎng)異常在三維空間中的分布和發(fā)展變化具有很強(qiáng)的一致性。各斷面流場(chǎng)異常的EOF分解的第一模態(tài)均為與IOD事件相聯(lián)系的模態(tài)。第一模態(tài)的時(shí)間系數(shù)在IOD年,包括發(fā)生獨(dú)立IOD

6、事件的年份,均出現(xiàn)了顯著的峰值?？梢?jiàn),熱帶印度洋的流場(chǎng)的異常主要是受IOD事件控制的,而非受El Nino的影響。四、通過(guò)使用不同大氣強(qiáng)迫場(chǎng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明,僅用風(fēng)場(chǎng)異常能夠基本模擬出IOD的發(fā)展,但在東極SSTA的反彈及西極增暖延長(zhǎng)的過(guò)程中,熱通量扮演著比風(fēng)場(chǎng)更重要的角色。在獨(dú)立發(fā)生及伴隨El Nino發(fā)生的兩類IOD事件中,西極SSTA強(qiáng)度的差別主要是海表面熱通量場(chǎng)的不同導(dǎo)致的。風(fēng)場(chǎng)異常的過(guò)早結(jié)束和熱通量場(chǎng)沒(méi)有出現(xiàn)正異常是19

7、94年西極沒(méi)有出現(xiàn)明顯異常的根本原因。東印度洋的SSTA信號(hào)可以通過(guò)Rossby波的西傳影響到西印度洋,但東、西極SSTA主要是在當(dāng)?shù)貜?qiáng)迫場(chǎng)的影響下產(chǎn)生和發(fā)展,相關(guān)性較弱。其中西極長(zhǎng)時(shí)間增暖的現(xiàn)象也主要是西印度洋局地強(qiáng)迫產(chǎn)生的。與SSTA的變化不同,東、西極的溫躍層深度異?？偸峭瑫r(shí)發(fā)展的,表現(xiàn)出明顯的偶極子型分布,具有相互誘導(dǎo)的關(guān)系。不論在中東印度洋還是西印度洋風(fēng)場(chǎng)的強(qiáng)迫下,溫躍層深度異常的分布趨勢(shì)是大致一致的。東印度洋的強(qiáng)迫場(chǎng)對(duì)IOD