熱帶印度洋海溫年際變化主模態(tài)的分類及其與ENSO的聯(lián)系.pdf

1、本文使用觀測資料、大氣-海洋耦合模式以及多種統(tǒng)計方法，研究了熱帶印度洋海溫年際變化的多種類型及其與太平洋年際變化之間的聯(lián)系。本文首先通過觀測與多模式對比分析了氣候模式中El Ni(N)o-South Isolation(ENSO)與熱帶印度洋海表溫度(SST)年際變化的海盆一致(Indian Ocean Basin-wide，IOB)模態(tài)與偶極子(Indian Ocean Dipole，IOD)模態(tài)之間關(guān)系的模擬能力。在確定模式對熱帶太

2、平洋和印度洋SST之間關(guān)系的模擬能力后，借助模式控制實驗結(jié)果樣本多的優(yōu)越性，對熱帶印度洋的海盆一致模態(tài)和偶極子模態(tài)分類，并針對IOB、IOD模態(tài)分別揭示了不同類模態(tài)所對應(yīng)物理過程的一致性和差異;從而提出了一個新的反映熱帶太平洋和熱帶印度洋SST年際變化主模態(tài)之間相互影響和轉(zhuǎn)化的演化鏈，為氣候預(yù)測提供了一個新的思路。主要取得以下創(chuàng)新性成果:
　　1.依據(jù)IOB模態(tài)的持續(xù)性，首次將IOB模態(tài)分為三類:第一類IOB模態(tài)自1月形成會一直持

3、續(xù)到9月，稱為持續(xù)型IOB模態(tài);第二類正（負）IOB模態(tài)在6月轉(zhuǎn)化為正（負）IOD模態(tài)，稱為同位相轉(zhuǎn)換型IOB模態(tài);第三類正（負）IOB模態(tài)可以在6月轉(zhuǎn)化為負（正）IOD模態(tài)，稱為反位相轉(zhuǎn)換型IOB模態(tài)。指出了觀測(模式）中三類IOB分別占總IOB的38％(53％)、29％(23％)和33％(24％)。揭示了5-6月澳大利亞高壓異常導(dǎo)致了澳大利亞以北表面風(fēng)場和局地SST異常，該海域的SST南北差異與海面風(fēng)相互作用在不同年份的差異，導(dǎo)致I

4、OB在6月以后出現(xiàn)持續(xù)，向IOD同位相轉(zhuǎn)換或向IOD反位相轉(zhuǎn)化的三種可能性。
　　2.針對有關(guān)IOD模態(tài)是否獨立于ENSO的爭議，依據(jù)IOD模態(tài)的不同觸發(fā)條件，首次將自然界中較常發(fā)生且在秋季達到峰值的IOD分為三種類型:第一類，熱帶印度洋-太平洋沃克環(huán)流異常導(dǎo)致的IOD，該類與ENSO同時出現(xiàn)并同時發(fā)展，約占總IOD的40％;第二類，由春季的IOB轉(zhuǎn)變?yōu)榍锛镜腎OD，熱帶印度洋（澳大利亞以北與南海）緯向(跨赤道)SST梯度是其激發(fā)

5、機制，約占總IOD的30％;第三類，由越赤道氣流異常激發(fā)出來的IOD，約占總IOD的10％。三類IOD的觸發(fā)條件不同，但是發(fā)展過程卻都是由熱帶印度洋局地海洋-大氣相互作用導(dǎo)致。
　　3.赤道太平洋、印度洋大氣環(huán)流的齒輪式耦合效應(yīng)(吳國雄和孟文，1998)確實存在，但有其適用范圍。本文對齒輪效應(yīng)進行了驗證和修正。齒輪效應(yīng)適用于與厄爾尼諾/拉尼娜同時發(fā)展起來的第一類IOD;但是對于在厄爾尼諾次年出現(xiàn)的第二類IOD，印度洋的沃克環(huán)流異常

6、發(fā)展對應(yīng)著太平洋沃克環(huán)流異常的消亡，兩者呈反向變化，因此齒輪效應(yīng)不適用;印度洋自身海氣相互作用激發(fā)出的獨立型IOD，印度洋沃克環(huán)流異常增強，但是太平洋大氣環(huán)流基本沒有變化，因此齒輪效應(yīng)在這里也不適用。
　　4.利用氣候模式控制實驗長達500年樣本多的優(yōu)勢，首次提出熱帶印度洋年際變化的IOB模態(tài)與IOD模態(tài)，并不都是與ENSO存在密切的聯(lián)系:對于形成晚（6月以后）強度較弱的厄爾尼諾（拉尼娜），在其發(fā)展期并不對應(yīng)印度洋秋季達到峰值的正

7、(負)IOD和次年春季的正(負)IOB模態(tài);而對于形成早（5月以前）且強度較強的厄爾尼諾（拉尼娜），則存在一個熱帶太平洋、印度洋SST年際變化主模態(tài)相互影響和轉(zhuǎn)化的演化鏈:在早春就開始生成的厄爾尼諾，會在夏初6月激發(fā)第一類正IOD(約40％)，這類正IOD與厄爾尼諾相互促進同時發(fā)展增強，絕大多數(shù)會在厄爾尼諾達到峰值之后導(dǎo)致熱帶印度洋出現(xiàn)正IOB模態(tài)。正IOB在次年夏初（6月）會出現(xiàn)持續(xù)、向IOD同位相轉(zhuǎn)化或向IOD反位相轉(zhuǎn)化的三種可能性