厄爾尼諾-南方濤動雙模態(tài)的物理本質(zhì).pdf

1、熱帶太平洋海洋-大氣相關(guān)作用是全球氣候系統(tǒng)的重要組成部分，厄爾尼諾/南方濤動(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)又是其中最活躍的成分，長期以來得到科學(xué)界的極大關(guān)注。本文使用改進的Zebiak-Cane(ZC)模式，采用求解線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，考察了 ENSO的主模態(tài)在不同的背景態(tài)和海氣耦合參數(shù)下的穩(wěn)定性，并且分析了相應(yīng)的不穩(wěn)定主模態(tài)的海氣變量特征和背后的控制因素。本文不僅證實前人有關(guān)ENSO有多個模

2、態(tài)的結(jié)論，還得到了以下的創(chuàng)新性研究結(jié)果:
　　1.充分認識到ZC模式在模擬ENSO方面的缺陷，即赤道東太平洋海面風(fēng)異常過強，提出該缺陷是由ZC模式對赤道東太平洋大氣熱量異常經(jīng)向尺度的錯誤模擬導(dǎo)致的。在ZC模式的大氣模式中加入垂直動量混合和對流不穩(wěn)定參數(shù)，修正赤道東太平洋海溫異常對大氣的加熱效率及大氣內(nèi)對流激發(fā)的垂直動量混合，成功地模擬出與觀測到的降水異常分布相似的大氣熱量異常，從而得到了較為理想的ENSO異常風(fēng)場。改進后的大氣模式

3、中模擬的ENSO異常風(fēng)的緯向、經(jīng)向尺度和強度均比原模式更大，且更接近觀測。
　　2.將改進后的大氣模式與ZC的海洋模式相耦合并作線性化處理，在不同的熱帶太平洋背景態(tài)下考察了該模式中海氣相互作用的主模態(tài)，發(fā)現(xiàn)ENSO的主模態(tài)有兩個：海溫異常中心位于赤道東太平洋的準四年(quasi-quadrennial, QQ)振蕩模態(tài)和海溫異常中心位于赤道中太平洋的準兩年(quasi-biennial, QB)振蕩模態(tài)。且得益于海面風(fēng)異常的水平尺

4、度和強度的增加，這兩個模態(tài)的強度均比前人研究過的更強。這兩個模態(tài)在特定的背景態(tài)下可以共存，也可以獨立存在。研究還發(fā)現(xiàn),QQ(QB)模態(tài)隨著溫躍層反饋的增強而增強(減弱)，且QQ模態(tài)對海氣耦合強度、海面熱力耗散及海洋波速的敏感性小于QB模態(tài)。這說明，QQ(QB)模式是受次表層(表層)海洋動力影響較大的模態(tài)。
　　3. QQ和QB模態(tài)的海溫變化熱量收支平衡的分析進一步證實了上述觀點，在QQ模態(tài)中，溫躍層反饋(次表層海溫異常在氣候平均的