【摘要】：南半球中高緯度大氣環(huán)流是由Eddy驅(qū)動(dòng)的緯向流所主導(dǎo)的。由于陸地的缺失，南半球中高緯度大氣環(huán)流具有明顯的緯向?qū)ΨQ性。南半球中高緯度大氣環(huán)流的變化對(duì)于海洋環(huán)流和全球碳循環(huán)都有著重要影響。本文圍繞南半球中高緯度大氣環(huán)流的長(zhǎng)期變化這一科學(xué)問(wèn)題，采用觀測(cè)資料、大氣再分析資料、海洋再分析資料和MOM5海洋模式詳細(xì)分析了最近三十年來(lái)南半球中高緯度大氣環(huán)流變異及其對(duì)南大洋的影響。 大氣再分析資料和氣候模式都表明在最近三十年南半球中高緯度緯向流有明顯的加強(qiáng)趨勢(shì)。前人研究將南半球中高緯度緯向流的加強(qiáng)趨勢(shì)解釋為：南極臭氧衰減現(xiàn)象激發(fā)了南半球環(huán)狀模態(tài)（SAM）指數(shù)的增加趨勢(shì)，導(dǎo)致南半球中高緯度緯向流的增強(qiáng)趨勢(shì)。但是，，南極臭氧衰減現(xiàn)象具有明顯的季節(jié)性特征，其主要出現(xiàn)在南半球春季。南極臭氧衰減對(duì)緯向流的長(zhǎng)期趨勢(shì)的影響局限在南半球春季和夏季。本文詳細(xì)分析了影響南半球中高緯度緯向流長(zhǎng)期趨勢(shì)的三種主要因素：SAM、南極臭氧衰減和海表面溫度（SST）。首先，我們采用回歸分析方法檢驗(yàn)了SAM、南極臭氧衰減和南大洋SST經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解（EOF）第一模態(tài)對(duì)于南半球中高緯度緯向流長(zhǎng)期趨勢(shì)的貢獻(xiàn)程度。我們發(fā)現(xiàn)，SAM、南極臭氧衰減和SST的變化都是通過(guò)Eddy動(dòng)量通量輻聚/輻散驅(qū)動(dòng)緯向流的長(zhǎng)期趨勢(shì)。SAM和南極臭氧衰減對(duì)于南半球中高緯度緯向流長(zhǎng)期趨勢(shì)的貢獻(xiàn)局限在南半球春季和夏季，這是由于南極臭氧衰減的季節(jié)性特征造成的。SST的變化在幾乎全年12個(gè)月份都對(duì)南半球中高緯度緯向流的長(zhǎng)期趨勢(shì)有重要貢獻(xiàn)。這表明SST的變化是驅(qū)動(dòng)南半球中高緯度緯向流長(zhǎng)期趨勢(shì)的重要因素。我們對(duì)SST影響南半球中高緯度緯向流長(zhǎng)期趨勢(shì)的相關(guān)機(jī)制進(jìn)行了如下解釋：SST的EOF第一空間模態(tài)具有較強(qiáng)的緯向?qū)ΨQ性和明顯的經(jīng)向溫度梯度；其變化會(huì)激發(fā)南半球中高緯度緯向流的斜壓響應(yīng)；緯向流的斜壓性會(huì)通過(guò)Eddy活動(dòng)加強(qiáng)對(duì)流層上層的斜壓響應(yīng)，并讓對(duì)流層低層的斜壓響應(yīng)反號(hào)，從而導(dǎo)致緯向流的相當(dāng)正壓結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期趨勢(shì)。我們進(jìn)一步分析了850hPa等壓面上南半球中高緯度緯向流的斜壓性，相關(guān)結(jié)果進(jìn)一步證明了上述解釋。 之后，我們將目光放到ENSO和SAM之間相關(guān)性的長(zhǎng)期變化及其對(duì)南半球中高緯度大氣環(huán)流的長(zhǎng)期影響。ENSO和SAM是影響南半球中高緯度大氣環(huán)流的兩種主要?dú)夂蚰B(tài)。前人研究表明ENSO和SAM之間可能存在統(tǒng)計(jì)顯著的相關(guān)關(guān)系，并且ENSO-SAM相關(guān)性可能會(huì)影響到ENSO在南半球中高緯度大氣環(huán)流場(chǎng)中的遙相關(guān)。我們首先對(duì)ENSO和SAM進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)在南半球春季ENSO-SAM相關(guān)性存在明顯的長(zhǎng)期變化，在南半球夏季ENSO和SAM之間存在長(zhǎng)期穩(wěn)定的相關(guān)性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)在南半球春季ENSO-SAM相關(guān)性的長(zhǎng)期變化是由于ENSO相關(guān)的緯向流異常場(chǎng)出現(xiàn)了長(zhǎng)期變化，改變了Eddy動(dòng)量通量輻聚/輻散的作用方式，進(jìn)而調(diào)制了SAM事件的發(fā)展，導(dǎo)致了ENSO-SAM相關(guān)性的增強(qiáng)趨勢(shì)。在南半球夏季ENSO和SAM之間長(zhǎng)期穩(wěn)定的相關(guān)性是由于ENSO相關(guān)的南半球中高緯度緯向流斜壓性的變化影響了Eddy活動(dòng)，進(jìn)而調(diào)制了SAM事件的發(fā)展，導(dǎo)致了ENSO和SAM之間的統(tǒng)計(jì)顯著的相關(guān)性。之后，我們分析了當(dāng)ENSO-SAM相關(guān)性出現(xiàn)長(zhǎng)期變化時(shí)ENSO在南半球中高緯度的遙相關(guān)是怎樣變化的。我們發(fā)現(xiàn)在南半球春季當(dāng)ENSO-SAM相關(guān)性出現(xiàn)長(zhǎng)期變化時(shí)，ENSO在海表面氣壓場(chǎng)中的遙相關(guān)也表現(xiàn)出了明顯的長(zhǎng)期變化。海表面氣壓場(chǎng)的長(zhǎng)期變化會(huì)通過(guò)溫度平流作用增強(qiáng)表面大氣溫度場(chǎng)和SST場(chǎng)中的ENSO遙相關(guān)。 之后，我們將眼光放到南大洋SST的長(zhǎng)期變化上，分析南大洋SST長(zhǎng)期趨勢(shì)的相關(guān)機(jī)制，并討論SST長(zhǎng)期趨勢(shì)與南半球中高緯度緯向流長(zhǎng)期趨勢(shì)之間的聯(lián)系。我們發(fā)現(xiàn)在最近三十年來(lái)南大洋SST在印度洋扇區(qū)表現(xiàn)出了顯著的增暖趨勢(shì)，而在太平洋扇區(qū)和大西洋扇區(qū)表現(xiàn)出了顯著的變冷趨勢(shì)�；旌蠈訜崃渴罩г\斷結(jié)果表明：在印度洋扇區(qū)水平平流項(xiàng)和卷挾項(xiàng)共同驅(qū)動(dòng)了SST的增暖趨勢(shì)，而海表面熱通量項(xiàng)起到了阻礙SST變暖的作用；在太平洋扇區(qū)和大西洋扇區(qū)，海表面熱通量項(xiàng)是導(dǎo)致SST變冷趨勢(shì)的主要因素。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，混合層深度在整個(gè)南大洋的加深導(dǎo)致了海表面熱通量項(xiàng)的長(zhǎng)期變化，而混合層深度的加深可能是由于南半球中高緯度大氣環(huán)流的加強(qiáng)趨勢(shì)導(dǎo)致的。 最后，我們利用全球海洋-海冰耦合模式研究了南半球中高緯度大氣環(huán)流長(zhǎng)期變化對(duì)于南大洋的影響。我們進(jìn)行了南大洋對(duì)于表面西風(fēng)加強(qiáng)的敏感性數(shù)值實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)檢驗(yàn)?zāi)洗笱蟊韺訙囟�、鹽度、流速等海洋要素和海冰密集度、海冰厚度、海冰運(yùn)動(dòng)速度等海冰相關(guān)物理量在表面風(fēng)場(chǎng)加強(qiáng)的背景下會(huì)有怎樣的變化。模式結(jié)果表明：當(dāng)表面風(fēng)場(chǎng)加強(qiáng)后，表層溫度最明顯的變化出現(xiàn)在太平洋扇區(qū)，表現(xiàn)為顯著的降溫變化；表層鹽度在整個(gè)南大洋都有所增加；表層流速最明顯的變化出現(xiàn)在太平洋扇區(qū)，表現(xiàn)為明顯的赤道方向的異常流動(dòng)；海冰密集度和海冰厚度在威德?tīng)柡Ｃ黠@變��；海冰運(yùn)動(dòng)速度顯示海冰會(huì)離開(kāi)威德?tīng)柡Ｏ驏|堆積。因此，威德?tīng)柡：１鶞p少的主要原因是：（1）表面風(fēng)場(chǎng)的加強(qiáng)變化將更多的來(lái)自南極半島的暖空氣輸送到威德?tīng)柡�；�?）海冰加速離開(kāi)威德?tīng)柡Ｏ驏|堆積。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P434;P731

【共引文獻(xiàn)】

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3 陳圣R

本文編號(hào)：2283536