气候变化背景下海洋环流的变异—准地转框架下在层结变强时海洋环流强度的响应

摘要

观测和模式研究都表明在当前全球气候变暖的背景下，海洋上层层结变强。探究在海洋环流特别是西边界流系统在层结变强时是如何响应的问题对于我们认识气候变化背景下海洋环流的变异有积极的意义。
　　本文利用两层准地转模式，探讨了恒定风场强迫下在层结变强时，双流涡环流强度的变化问题。结果显示，环流强度随着层结的变化表现出两段划分的结构。在层结较弱时，正压环流强度随着层结的变强而加强；在层结较强时，由于上层环流强度的饱和，正压环流强度随着层结的变强表现出减弱的趋势。位涡收支诊断分析发现，上层环流的强度的饱和是由于跨流涡间相对涡度输运的增加造成的，而这与西边界的流延续体纬向急流位置的变化强度的加剧有关。
　　分析发现，正压不稳定的加强以及系统分叉的出现是导致急流位置变化加剧的主要机制。由于正压不稳定，涡不断地在西边界流汇聚区产生并随着急流东移，在东移过程中引起急流位置的经向移动。在层结变强时，上层环流的正压不稳定加强，导致急流位置变化加剧。另外，随着层结加强，环流通过动力系统的分叉进入了三种不同的环流结构，每一种环流结构都以其特殊的急流位置变化为特征。在后两种环流结构中，在年代际尺度上由于急流位置不断地在不同的状态间变换导致急流位置变化进一步加剧。
　　本文还利用 EOF分解研究了环流的低频变化模态，证实了环流低频变化的双模态结构，并探讨了其随着层结的改变而发生的演化，发现在层结变强时第二模态空间结构有显著变化。对两个模态其对应的时间系数的频谱分析发现，不同层结和模态对应的谱型具有相似性，本文利用线性涡度方程对其进行了简单的探讨。另外，在层结变强时，频谱在低频段明显变强，而高频段无明显变化。

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一、引言

1.1 气候背景

1.2 回流(recirculation)研究进展

1.3 环流对参数的依赖性及环流低频变化的产生

1.4 本文研究内容

二、模式介绍及参数设置

2.1 模式介绍

2.2 参数设置及定义

2.3 边界条件及其对环流的影响

2.4 基本模拟结果

三、回流区动力学诊断

四、层结变强时海洋环流的变化

4.1 实验结果

4.2 实验结果对参数的敏感性

4.3 环流位涡收支诊断

4.4 不稳定分析

4.5 系统分叉分析

4.6 本章小结及讨论

五、关于环流低频变化模态的讨论

5.1 环流低频变化空间模态

5.2 对环流低频变化时间尺度的初步探讨

六、总结和讨论

参考文献

致谢

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