春季印度洋海温异常对东亚大气环流的影响

摘要

热带印度洋海洋变化对东业大气环流和中国气候变化的影响是目前气候变化研究中的热点问题。本文使用1950年1月至1999年12月SODA海洋上层温度的月平均资料，同期的NCEP月平均风场资料，通过主成份分析，回归分析，功率谱分析等统计方法，研究了印度洋表层和次表层热含量年际变化的主要特征以及与ENSO的关系，首次指出了混合层与次表层热带印度洋热含量年际变化的主模态的一致性和差异，并且揭示了二者与ENSO的相关都是在春季达到最大的物理本质。在此基础上针对春季热带印度洋海洋变化如何影响东亚大气环流这一问题，依据1950-2007年NCEP/NCAR月平均的大气各物理量资料和月平均ERASST海表温度资料以及IPCC第四次报告中模拟20世纪观测资料，使用相关分析，合成分析，回归分析等统计方法，并通过FOAM海-气耦合模式的初值试验和控制试验-部分耦合试验对比，系统研究了春季热带印度洋出现暖的SSTA时，东亚大气环流的响应，取得了以下具有创新性的成果： 在验证了春季热带印度洋出现暖的海温异常可以导致西太平洋反气旋的异常加强的基础上，发现了由于偏南气流可以向我国东部输送更多的水汽，与气候态下的平均西风在此地交汇，从而在我国东部，日本海南部地区出现降水异常偏多，释放潜热，在大气中形成了垂直分布不均匀的异常热源和热源西侧200hpa的正位势高度异常及热源东侧500hPa正位势高度异常；该现象在4个全球气候模式对20世纪的模拟中也能看到；FOAM1.5初值试验和部分耦合实验的结果也证实了上述发现。 IPCC报告中4个全球气候模式对20世纪的模拟中再现了热带印度洋增暖后加强的西太平洋反气旋环流和菲律宾附近的降水异常减少，但是热带印度洋的风场差异较大。GFDL_2.1模式和MIROC3_2_MEDRES模式中印度洋沿赤道两侧和我国东部，日本海南部降水位置与观测最相近，而GFDL2.0模式没有模拟出我国东部的降水，UKMO_HADGEM1模式没有模拟出日本海以南的降水。总体而言，MI·ROC3_2_MEDRES模式的模拟结果与观测最接近。 FOAM1.5初值试验结果反映了印度洋春季出现暖异常会导致我国东部和日本海南部地区的降水增多和垂直分布不均匀热源的形成，但是与观测结果相比200hPa位势高度异常中心偏北，青藏高原西南侧高压异常偏南，部分耦合试验也存在相同的问题，是模式本身的原因造成的。在部分耦合试验中由于取消了印度洋春季的作用，低空西太平洋反气旋的加强仅是控制实验结果的50％，对应的水汽输送和降水也不显著，因此，观测资料统计分析得到的东亚环流与春季印度洋异常加热的对应关系中，可能只有50％的异常是来自印度洋。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

1.1前言

1.2热带印度洋的研究现状

1.2.1热带印度洋的基本气候特征

1.2.2热带印度洋年际变化的研究现状

1.3 本文拟研究的科学问题和内容安排

本章附图

第二章 资料，方法和模式介绍

2.1资料介绍

2.1.1大气资料：NCEP/NCAR再分析资料

2.1.2海洋资料

2.1.3研究区域范围以及指数定义

2.2方法介绍

2.2.1线性回归方法扣除ENSO信号

2.2.2经验正交函数分解(EOF)

2.2.3热含量的计算方法

2.2.4视热源的计算方法

2.2.5能通量密度的计算

2.3 FOAM模式介绍

第三章 热带印度洋上层热含量年际变化主要模态

3.1 表层热含量年际变化的主要模态

3.2 次表层热含量的年际变化

3.3本章小结

本章附图

第四章 春季热带印度洋对东亚大气环流的影响

4.1观测证据

4.1.1春季热带印度洋SSTA与亚洲季风区大气环流

4.1.2春季热带印度洋SSTA与水汽输送和热量异常分布

4.2 IPCC报告模拟20世纪观测结果

4.3模式证据

4.3.1初值试验

4.3.2部分耦合试验

4.4本章小结

本章附图1

本章附图2

第五章 全文总结

5.1结论

5.2需要进一步研究的问题

参考文献

致谢

个人简历、发表的学术论文