IOD與北半球?qū)α鲗哟髿庵g遙相關(guān)模態(tài)的確定及動力機(jī)制探討.pdf

1、印度洋海溫偶極子型振蕩(Indian Ocean Dipole Mode events，IOD)是近年來在熱帶印度洋發(fā)現(xiàn)的令人矚目的大尺度海表面溫度場年際變化現(xiàn)象，它在全球氣候和海洋系統(tǒng)的變化中起著相當(dāng)積極活躍的作用。在眾多研究中，IOD和南半球高緯度低頻氣候異常之間的關(guān)系已經(jīng)得到了前人的認(rèn)識，這為人們研究南半球中高緯度低頻氣候變化諸如南極繞極波，南極振蕩等提供了新的思路。我們知道，北半球也存在諸如北極振蕩、北大西洋濤動等大尺度低頻氣候

2、變化現(xiàn)象，對它們激發(fā)機(jī)制的探討是當(dāng)前國內(nèi)外的一個研究熱點(diǎn)。在遙相關(guān)領(lǐng)域，前人研究大多集中在熱帶太平洋ENSO(El Nino-Southern Oscillation)對這些氣候異常的激發(fā)上，而對于IOD對其產(chǎn)生的影響至今仍然沒有得到深入的認(rèn)識。本文以此為研究背景，將IOD和北半球?qū)α鲗哟髿猱惓Ｂ?lián)系起來，探討它們之間的遙相關(guān)和相應(yīng)的動力機(jī)制，進(jìn)一步探索北半球?qū)α鲗拥皖l氣候異常在熱帶海洋的激發(fā)源。 利用GISST和NCEP/NCA

3、R再分析數(shù)據(jù)，研究了北半球秋季印度洋海溫偶極子型振蕩和北半球?qū)α鲗哟髿猱惓Ｖg的遙相關(guān)模態(tài)。本文主要做了以下幾方面的工作：首先，以海平面氣壓、海表面以及陸地表面的空氣溫度、對流層上、中、下層的位勢高度等氣候要素為例，采用偏相關(guān)和合成分析等研究方法，給出了IOD變化指數(shù)時間序列和北半球?qū)α鲗哟髿猱惓Ｖg的遙相關(guān)空間模態(tài)。其次，從大氣行星波能量傳播的角度對遙相關(guān)空間模態(tài)給出了可能的動力機(jī)制解釋。最后，從數(shù)值模式的角度對診斷結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)

4、證。 論文的基本結(jié)論如下： 在北半球的秋季即IOD的鼎盛期，IOD的變化在北半球?qū)α鲗哟髿猱a(chǎn)生較為顯著的影響，其遙相關(guān)的作用中心主要集中在：北極及其以南的中高緯近環(huán)形區(qū)域，以及埃及和印度東北部等地。在中高緯遙相關(guān)的強(qiáng)度要比低緯強(qiáng)。遙相關(guān)模態(tài)最為明顯的特征是IOD的變化在北半球?qū)α鲗蛹ぐl(fā)出一列明顯的Rossby波列，從印度東北部出發(fā)，向東北方向經(jīng)過貝加爾湖北部，進(jìn)入北冰洋東部海域，最后到達(dá)加拿大東部。在對流層的各層，該遙相

5、關(guān)模態(tài)呈現(xiàn)近似正壓的變化。另外，超前滯后相關(guān)分析的結(jié)果表明北半球?qū)α鲗游粍莞叨犬惓OD變化遙響應(yīng)的時間尺度約為1-3個月。 根據(jù)從正壓大氣的線性無輻散方程出發(fā)，推導(dǎo)出的靜止大氣行星波傳播的波射線IOD與北半球?qū)α鲗哟髿庵g遙相關(guān)模態(tài)的確定及動力機(jī)制探討方程，得到北半球緯向波數(shù)為1～3的大氣行星波的能量傳播路徑為從孟加拉灣北部，緬甸附近出發(fā)，向東北方向經(jīng)過印度東北部，貝加爾湖附近，在北冰洋海域附近達(dá)到轉(zhuǎn)向點(diǎn)，繼而向東南方向經(jīng)過

6、加拿大，最后到達(dá)墨西哥附近，該路徑與由熱帶印度洋激發(fā)而從印度東北部出發(fā)的遙相關(guān)Rossby波列路徑基本相符。由此可認(rèn)為，緯向波數(shù)為l～3的大氣行星波的能量傳播極有可能是IOD與北半球?qū)α鲗哟髿猱惓Ｖg遙相關(guān)的一種聯(lián)系方式．利用CAM大氣環(huán)流模式對北半球秋季IOD與北半球?qū)α鲗哟髿庵g遙相關(guān)模態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了IOD的變化能在北半球?qū)α鲗蛹ぐl(fā)出一列由印度東北部出發(fā)到達(dá)加拿大東部的Rossby波列，并且其遙相關(guān)模態(tài)具有近