印度洋偶極子東西極演變機制及聯(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)生對周邊乃至全球的氣候有顯著影響。探討IOD事件的發(fā)生機制和發(fā)展過程及東、西極之間的聯(lián)系對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模擬的結果進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力、熱力過程的聯(lián)系。分析了IOD期間流場的異常情況及其對IOD發(fā)展的作用。并通過一系列數(shù)值實驗,對風場、熱通量場,及印度洋不同區(qū)域的大氣強迫場各自在IOD東、西極發(fā)展中所起的作用進行了評價。主要結論如下: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月開始發(fā)展,并可維持較長時間,其增暖以赤道以南部分為主。東極SST負異常9-10月達到峰值,隨后經歷了一個迅速的增暖過程,SST轉化為顯著

3、的正異常。IOD東、西極SSTA的變化均與nino3.4指數(shù)呈正相關關系,東、西極SSTA的變化也為正相關。東、西極溫躍層深度的變化為明顯的負相關關系,且東極的變化提前西極兩個月左右。二、應用混合層熱收支分析,評價了獨立及伴隨El Nino發(fā)生的兩類IOD事件中與海表面熱通量、水平、垂向對流過程所起的作用。結果表明,獨立IOD事件具有開始及達到峰值的時間提前,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。原因是1、獨立IOD

4、事件中風場異常出現(xiàn)較早,導致動力過程造成的東極降溫的時間提前;2、伴隨El Nino發(fā)生的IOD事件中,西極的增暖受垂向對流過程與海表面熱通量正異常的共同影響。獨立IOD事件中海表面熱通量正異常很弱,且由于東風異常出現(xiàn)及結束的時間較早,因此動力過程不能繼續(xù)對西極起到加溫的作用,導致西極沒有出現(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度還是作用區(qū)域都遠遠大于獨立IOD事件,為東極的反彈提供了能量。

5、且獨立IOD事件中由于反彈的時間出現(xiàn)較早,此時沿岸動力過程造成的降溫作用仍然存在,削弱了熱通量帶來的增暖作用。三、對IOD期間流場異常及流場EOF分解的結果表明,流場異常10月份前發(fā)展緩慢,10月顯著增大,11月流場異常最強,這是與風場的變化相聯(lián)系的。在兩類IOD事件中,流場異常在三維空間中的分布和發(fā)展變化具有很強的一致性。各斷面流場異常的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)的時間系數(shù)在IOD年,包括發(fā)生獨立IOD

6、事件的年份,均出現(xiàn)了顯著的峰值?？梢?熱帶印度洋的流場的異常主要是受IOD事件控制的,而非受El Nino的影響。四、通過使用不同大氣強迫場進行驅動的數(shù)值實驗表明,僅用風場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的過程中,熱通量扮演著比風場更重要的角色。在獨立發(fā)生及伴隨El Nino發(fā)生的兩類IOD事件中,西極SSTA強度的差別主要是海表面熱通量場的不同導致的。風場異常的過早結束和熱通量場沒有出現(xiàn)正異常是19

7、94年西極沒有出現(xiàn)明顯異常的根本原因。東印度洋的SSTA信號可以通過Rossby波的西傳影響到西印度洋,但東、西極SSTA主要是在當?shù)貜娖葓龅挠绊懴庐a生和發(fā)展,相關性較弱。其中西極長時間增暖的現(xiàn)象也主要是西印度洋局地強迫產生的。與SSTA的變化不同,東、西極的溫躍層深度異?？偸峭瑫r發(fā)展的,表現(xiàn)出明顯的偶極子型分布,具有相互誘導的關系。不論在中東印度洋還是西印度洋風場的強迫下,溫躍層深度異常的分布趨勢是大致一致的。東印度洋的強迫場對IOD