熱帶印度洋海表溫度主模態(tài)的長周期變化及對溫室氣體增加的響應.pdf

1、本文使用觀測資料、大氣-海洋耦合模式數(shù)據(jù)以及各種統(tǒng)計方法,研究熱帶印度洋海表溫度(SST)年際變化主要模態(tài),即海盆一致(IOB)模態(tài)和偶極子(IOD)模態(tài)在長時間尺度上的自然變化以及對溫室氣體增加的響應。使用兩個上百年長度的海洋大氣耦合模式結果,首次綜合研究了IOD模態(tài)強度的數(shù)十年到上百年變化以及對溫室氣體增加的響應;使用多種觀測資料確定了IOB模態(tài)在20世紀70年代的變化,揭示了其物理本質;使用海洋大氣耦合模式驗證了模式中ENSO強度

2、的變化對IOB模態(tài)的影響及IOB模態(tài)的“電容器效應”;研究了模式中IOB模態(tài)及其“電容器效應”對溫室氣體增加的響應。取得了如下創(chuàng)新性成果:1.發(fā)現(xiàn)IOD模態(tài)的強度變化存在明顯的數(shù)十年到上百年的周期,證實了東赤道印度洋平均溫躍層深度長周期變化是IOD模態(tài)的強度自然變化的主要機制。揭示了當赤道東印度洋海區(qū)的溫躍層變淺時,溫躍層反饋作用會加強,由此會引起IOD模態(tài)強度的增加和其他特征的改變。提出了熱帶印度洋IOD模態(tài)的形成不僅與赤道東印度洋海

3、區(qū)的溫躍層深度有關,也與大氣的反饋作用(SST與海面風的相互作用)有關,發(fā)現(xiàn)了在溫室氣體增加過程中,熱帶印度洋溫躍層反饋作用加強,大氣反饋作用減弱,IOD模態(tài)強度變化不大。這是由于全球變暖中對流層靜力穩(wěn)定度的增強,與IOD模態(tài)相關的緯向風異常減弱。該作用與溫躍層反饋作用對IOD模態(tài)強度的效應相反,導致IOD模態(tài)強度幾乎不變。2.揭示了由于熱帶太平洋的ENSO強度有明顯的年代際變化,導致熱帶印度洋IOB模態(tài)在1970年代氣候躍遷之后有所加

4、強;證實了1970年代氣候躍遷前后IOB模態(tài)形成過程中西南印度洋Rossby波、熱帶北印度洋夏季SST異常和赤道的反對稱風的差異;發(fā)現(xiàn)1970年代氣候躍遷后IOB模態(tài)及其“電容器效應”加強從而導致夏季熱帶西北太平洋表面反氣旋環(huán)流增強。此外根據(jù)海洋大氣耦合模式驗證ENSO強度的變化會引起IOB模態(tài)的年代際變化。3.發(fā)現(xiàn)了在溫室氣體加倍后IOB模態(tài)在夏季增強,并持續(xù)時間更長,特別是熱帶印度洋反對稱風場形態(tài)以及北印度洋夏季增暖更加明顯;提出了