广义平衡反馈方法及其在研究海洋对大气反馈中的初步应用
在气候系统中，大气变化除了受局地海区海表温度(SST)异常影响之外，还可能受其他海区的影响。如何从观测资料中来分离不同海区SST异常各自对大气变化的贡献成为海洋-大气相互作用研究中的难点。针对该问题，本文在前人研究基础上提出了一种统计方法-广义平衡反馈方法(GEFA)。利用GEFA，基于NCEP再分析SST、海表热通量场和大气位势高度场月平均资料，本文系统分析了全球大洋SST主模态对大气的反馈特征。男外，利用GEFA结合奇异值分解(GEFA-SVD)方法，进一步探讨了北大西洋SST异常对大气的最优反馈模。本文取得以下主要创新性成果：
提出了一种统计方法-广义平衡反馈方法(GEFA)用于分离不同海区SST异常各自对大气的影响。该方法的可行性在简单热平流耦合模式中得到了验证。在北大西洋海-气边界热力反馈的简单应用中，GEFA结果不仅验证了海表热通量局地负反馈为主的特征，还探测到湾流区SST异常对下游副极地海区海表热通量的非局地正反馈效应。
运用GEFA首次综合系统分析了观测中全球大洋SST主模态各自对大气的反馈特征，指出：ENSO事件发生时，对应的大气异常主要是热带太平洋TP1模(热带太平洋SST EOF第一模)和热带印度洋TI1模(热带印度洋SST EOF第一模)共同作用的结果。对热带太平洋TP1模，局地反馈表现为热带东-中太平洋上空跨赤道两侧的斜压Rossby波，而在中高纬度大气位势高度异常呈向极的相当正压结构遥相关波列；对热带印度洋TI1模，全球大气响应显著，整个热带位势高度异常呈均匀分布，而在副热带呈纬向分布，南北两半球对称。
另外，中高纬度海温异常对大气有适度影响，但相对于热带海温异常对大气的作用强度要弱。对北太平洋马蹄型海温异常(NP1模)，局地大气呈相当正压结构响应-暖(冷)SST异常对应大气高(低)压异常，而下游为北大西洋涛动(NAO)响应；对北大西洋三极型海温异常(NA1模)，大气响应主要表现为局地相当正压结构的NAO异常。
作为广义平衡反馈方法的延伸，GEFA-SVD方法在北大西洋海-气边界热力反馈的分析表明，海表热通量的最优反馈模仍以局地负反馈为主，最大响应振幅为～40Wm-2K-1；对500hPa位势高度场的最优响应来说，大气NAO异常对北大西洋偶极型SST异常强迫最敏感，最大响应上界为～70mK-1。
总的来说，GEFA是研究海-气相互作用的一种有效统计方法。以上GEFA结果，为长期气候预测提供参考，也为理解海洋对大气的反馈作用和物理机制研究提供依据。
平衡反馈方法;海洋;大气反馈;气候预测;物理机制
中国海洋大学
博士
物理海洋学
刘征宇;刘秦玉
2009
中文
P732.6
155
2009-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）