热带印度洋海温年际变化主模态的分类及其与ENSO的联系
本文使用观测资料、大气-海洋耦合模式以及多种统计方法，研究了热带印度洋海温年际变化的多种类型及其与太平洋年际变化之间的联系。本文首先通过观测与多模式对比分析了气候模式中El Ni(N)o-South Isolation(ENSO)与热带印度洋海表温度(SST)年际变化的海盆一致(Indian Ocean Basin-wide，IOB)模态与偶极子(Indian Ocean Dipole，IOD)模态之间关系的模拟能力。在确定模式对热带太平洋和印度洋SST之间关系的模拟能力后，借助模式控制实验结果样本多的优越性，对热带印度洋的海盆一致模态和偶极子模态分类，并针对IOB、IOD模态分别揭示了不同类模态所对应物理过程的一致性和差异;从而提出了一个新的反映热带太平洋和热带印度洋SST年际变化主模态之间相互影响和转化的演化链，为气候预测提供了一个新的思路。主要取得以下创新性成果: 1.依据IOB模态的持续性，首次将IOB模态分为三类:第一类IOB模态自1月形成会一直持续到9月，称为持续型IOB模态;第二类正（负）IOB模态在6月转化为正（负）IOD模态，称为同位相转换型IOB模态;第三类正（负）IOB模态可以在6月转化为负（正）IOD模态，称为反位相转换型IOB模态。指出了观测(模式）中三类IOB分别占总IOB的38％(53％)、29％(23％)和33％(24％)。揭示了5-6月澳大利亚高压异常导致了澳大利亚以北表面风场和局地SST异常，该海域的SST南北差异与海面风相互作用在不同年份的差异，导致IOB在6月以后出现持续，向IOD同位相转换或向IOD反位相转化的三种可能性。 2.针对有关IOD模态是否独立于ENSO的争议，依据IOD模态的不同触发条件，首次将自然界中较常发生且在秋季达到峰值的IOD分为三种类型:第一类，热带印度洋-太平洋沃克环流异常导致的IOD，该类与ENSO同时出现并同时发展，约占总IOD的40％;第二类，由春季的IOB转变为秋季的IOD，热带印度洋（澳大利亚以北与南海）纬向(跨赤道)SST梯度是其激发机制，约占总IOD的30％;第三类，由越赤道气流异常激发出来的IOD，约占总IOD的10％。三类IOD的触发条件不同，但是发展过程却都是由热带印度洋局地海洋-大气相互作用导致。 3.赤道太平洋、印度洋大气环流的齿轮式耦合效应(吴国雄和孟文，1998)确实存在，但有其适用范围。本文对齿轮效应进行了验证和修正。齿轮效应适用于与厄尔尼诺/拉尼娜同时发展起来的第一类IOD;但是对于在厄尔尼诺次年出现的第二类IOD，印度洋的沃克环流异常发展对应着太平洋沃克环流异常的消亡，两者呈反向变化，因此齿轮效应不适用;印度洋自身海气相互作用激发出的独立型IOD，印度洋沃克环流异常增强，但是太平洋大气环流基本没有变化，因此齿轮效应在这里也不适用。 4.利用气候模式控制实验长达500年样本多的优势，首次提出热带印度洋年际变化的IOB模态与IOD模态，并不都是与ENSO存在密切的联系:对于形成晚（6月以后）强度较弱的厄尔尼诺（拉尼娜），在其发展期并不对应印度洋秋季达到峰值的正(负)IOD和次年春季的正(负)IOB模态;而对于形成早（5月以前）且强度较强的厄尔尼诺（拉尼娜），则存在一个热带太平洋、印度洋SST年际变化主模态相互影响和转化的演化链:在早春就开始生成的厄尔尼诺，会在夏初6月激发第一类正IOD(约40％)，这类正IOD与厄尔尼诺相互促进同时发展增强，绝大多数会在厄尔尼诺达到峰值之后导致热带印度洋出现正IOB模态。正IOB在次年夏初（6月）会出现持续、向IOD同位相转化或向IOD反位相转化的三种可能性:同位相转化型正IOB能够抑制厄尔尼诺向拉尼娜的转化。持续型正IOB和反位相转化型正IOB，都有助于使得厄尔尼诺转化为拉尼娜。在这个演化链上，从厄尔尼诺的发展到其减弱或转化为拉尼娜的演变过程中始终伴随着正IOD与正IOB的生成、发展、转化和衰亡，它们相互影响，关系密切。反之亦然。
热带印度洋;海表温度;年际变化;海盆一致模态;偶极子模态;厄尔尼诺现象
中国海洋大学
博士
气象学
刘秦玉
2015
中文
P732.3
122
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）