本文利用德國(guó)馬克思-普朗克氣象研究所(Max-Planck-Institute forMeteorology)海洋大氣耦合模式ECHAM5/MPIOM模式最新計(jì)算的海洋數(shù)據(jù)，對(duì)大西洋子午向翻轉(zhuǎn)流(MOC, Meridional Overturning Circulation)周期性振蕩現(xiàn)象及其振蕩產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行研究，并著重分析了在四種不同的輻射強(qiáng)迫情景下大西洋MOC強(qiáng)度、振蕩周期、振蕩主成分等因子的變化情況。該研究是第五階段國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃(CMIP5, Coupled Model Intercomparison Project Phase5)的一部分，除為大西洋MOC的振蕩機(jī)制研究做出貢獻(xiàn)外，也為國(guó)際間不同耦合模式之間的比較、檢驗(yàn)和改進(jìn)提供了數(shù)據(jù)支持。另外，對(duì)不同輻射強(qiáng)迫情景下大西洋MOC的響應(yīng)分析能夠幫助政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC, IntergovernmentalPanel on Climate Change)研究未來氣候變化趨勢(shì)及可能情景，為各國(guó)政府提供制定相應(yīng)限制或減少碳排放等政策的依據(jù)。 本文首先利用ECHAM5/MPIOM模式在固定的歷史輻射強(qiáng)迫Historical情景下產(chǎn)生的海洋數(shù)據(jù)，通過經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF, Empirical Orthogonal FunctionsDecomposition)分解、小波分析、相關(guān)性分析、回歸分析等多種方法對(duì)大西洋MOC振蕩區(qū)域、振蕩周期、振蕩主要模態(tài)進(jìn)行研究，并對(duì)一個(gè)完整的振蕩過程進(jìn)行描述。得出結(jié)論如下： 1. MOC異常值最大發(fā)生在北大西洋0°-50°N區(qū)域，尤其在50°N附近。MOC年際振蕩周期為1年，年代際振蕩周期為30-50年。 2. MOC振蕩機(jī)制：初始由MOC較強(qiáng)開始，此時(shí)表層北向流函數(shù)及深層南向流函數(shù)均為高值，由低緯向高緯的熱量輸送較大，高緯地區(qū)溫度異常增高，海表密度下降，導(dǎo)致高緯海區(qū)下沉水下沉深度變淺，北大西洋深層水生成減弱，MOC環(huán)流開始減弱，此時(shí)表層北向流函數(shù)及深層南向流函數(shù)均降低，由低緯向高緯的熱量輸送減小，高緯地區(qū)溫度因此降低，高緯海區(qū)下沉水下沉深度加深，北大西洋深層水生成增強(qiáng)，MOC環(huán)流重新增強(qiáng)。另外，當(dāng)溫度升高，海表密度降低時(shí)，海平面高度增加，形成一個(gè)由升高中心指向四周的壓強(qiáng)梯度力。根據(jù)地轉(zhuǎn)平衡關(guān)系，形成一個(gè)反氣旋式的環(huán)流，抑制了北大西洋暖流的流動(dòng)，使得向高緯地區(qū)的熱量輸送減小。一個(gè)完整的振蕩過程周期為52年。 之后，本文進(jìn)一步探討了在輻射強(qiáng)迫演變背景下，全球海洋溫度、鹽度異常區(qū)域分布、海洋與大氣的熱交換以及大西洋MOC在不同輻射強(qiáng)迫下的演變情況，重點(diǎn)分析大西洋MOC對(duì)不同輻射強(qiáng)迫的響應(yīng)。本文特別利用四組不同強(qiáng)迫輻射條件下的海洋數(shù)據(jù)，分析了大西洋MOC在這四組強(qiáng)迫輻射條件下環(huán)流強(qiáng)度、振蕩周期以及對(duì)MOC經(jīng)向流函數(shù)做EOF分解所得第一主成分的變化情況。所得結(jié)果如下： 1. SST在Rcp26、Rcp45、Rcp85情景下分別升高0.5℃、0.95℃、2.2℃，升溫區(qū)域分別為北大西洋高緯海區(qū)、北大西洋高緯海區(qū)和赤道地區(qū)、全球海區(qū)。全球平均鹽度基本維持不變，但不同區(qū)域的鹽度仍有較明顯的變化。隨輻射強(qiáng)迫增加，拉布拉多海(LAB, Labrador Sea)海域獲得了更多來自大氣的熱量，而格陵蘭-冰島-挪威海(GIN, Greenland-Iceland-Norway Seas)海區(qū)向大氣釋放了更多的熱量。 2. MOC經(jīng)向流函數(shù)距平正負(fù)異常交替出現(xiàn)，異常振蕩區(qū)域呈現(xiàn)菱形，表明異常隨時(shí)間由北半球高緯度向南傳播，驗(yàn)證了北半球高緯度海區(qū)是MOC振蕩的發(fā)源地。隨著輻射強(qiáng)迫的增大，MOC經(jīng)向流函數(shù)距平值呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，表明振幅增強(qiáng)，振蕩能量增大。在Rcp85情景下，MOC指數(shù)降低16Sv，約70%左右，而在其他兩情景下變化不大。 3.對(duì)MOC經(jīng)向流函數(shù)距平場(chǎng)的EOF分解結(jié)果顯示，第一主成分方差貢獻(xiàn)率隨強(qiáng)迫輻射增強(qiáng)有顯著提升，Rcp26、Rcp45、Rcp85情景分別對(duì)應(yīng)29%，32%和82%的方差貢獻(xiàn)。 大西洋MOC下沉海流位于北大西洋高緯地區(qū)的GIN海域和LAB海域，它是整個(gè)大西洋MOC循環(huán)的重要驅(qū)動(dòng)力。因此本文特別探討了這兩個(gè)區(qū)域海表面溫、鹽及混合層深度等參數(shù)在不同輻射強(qiáng)迫條件下的改變情況。研究得到以下結(jié)論： 1. LAB海域混合層深度對(duì)輻射強(qiáng)迫變化敏感。主要有以下兩點(diǎn)原因：首先MOC異常值最大發(fā)生在北大西洋LAB海域附近，同時(shí)北大西洋高緯度GIN海域MOC異常值非常弱。異常值由50°N附近（對(duì)應(yīng)LAB海域以南區(qū)域）向南傳播，因此認(rèn)為L(zhǎng)AB海域是振蕩信號(hào)的發(fā)源地。其次由于60°N附近格陵蘭－蘇格蘭海脊（平均深度600m）導(dǎo)致的信號(hào)傳播“屏障”導(dǎo)致GIN對(duì)輻射強(qiáng)迫變化不敏感。 2.混合層深度距平隨著輻射強(qiáng)迫的增加而減小，意味混合層逐漸趨于穩(wěn)定。海表鹽度對(duì)LAB海域混合層深度的影響大于海表溫度的影響；在GIN海域，鹽度和溫度對(duì)混合層深度的影響程度大致相同。GIN海域與LAB海域溫度對(duì)混合層深度的影響時(shí)間較長(zhǎng)遠(yuǎn)，為年代際量級(jí)，而混合層深度對(duì)鹽度的變化反應(yīng)迅速，反應(yīng)時(shí)間約在10年左右。
【學(xué)位單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：P732;P731
【部分圖文】：

不同輻射強(qiáng)迫背景下大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流變化分析 中國(guó)海洋大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文1.2 研究背景1.2.1 MOC 定義MOC 指包括風(fēng)生流在內(nèi)的大西洋子午向翻轉(zhuǎn)流，是大西洋海盆尺度的循環(huán)，包括海水表層的極向輸運(yùn)、高緯度海水沉降和向著赤道方向返回的深層流。與子午向熱鹽環(huán)流（THC, Thermohaline circulation）相比 MOC 增加了風(fēng)生流部分，更加接近實(shí)際情況。盡管 MOC 與 THC 包含不同的內(nèi)容，但一般情況下可以通用。MOC 通過在不同緯度間的循環(huán)流動(dòng)，將低緯地區(qū)盈余的熱量向大西洋各個(gè)緯度輸運(yùn)，對(duì)大西洋子午向的熱量輸送起到了重要的作用，強(qiáng)烈影響著歐洲氣候的變化。

不同輻射強(qiáng)迫背景下大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流變化分析 中國(guó)海洋大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文從南到北熱輸送皆為正值。這充分顯示了大西洋子午向熱量輸送在全球子午向熱量輸送中占據(jù)重要地位。由于大氣環(huán)流的作用，降水在全球分布不均勻，高緯地區(qū)受溫度影響蒸發(fā)小，而降水多，淡水通量為正，低緯地區(qū)除熱帶輻合帶(ITCZ, Intertropical ConvergenceZone)外蒸發(fā)強(qiáng)烈而降水小，淡水通量為負(fù)，因此決定了低緯地區(qū)海水高溫高鹽，高緯地區(qū)海水低溫低鹽的特性。

為 Rcp26、Rcp45、Rcp6 和 Rcp85），對(duì)應(yīng)數(shù)字值，單位為 W/m2，時(shí)間長(zhǎng)度為 2006 年-2100情景、Rcp45 為中強(qiáng)度強(qiáng)迫輻射情景、Rcp85 情景 Rcps 不僅能夠提供更加真實(shí)且可操作性影響評(píng)估提供方便直觀的數(shù)據(jù)支持。為研究更對(duì)應(yīng)設(shè)立四組延伸濃度路徑（Ecps，Extend度為 2101 年-2300 年，是 Rcps 情景的延伸部 Rcp 情景。另外，以歷史輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)資料850 年-2005 年的海洋大氣數(shù)據(jù)資料，這段時(shí)間（Historical）情景，下文簡(jiǎn)稱 His 情景。在本 排放情景特別報(bào)告中設(shè)計(jì)的輻射強(qiáng)迫濃度變圖 1-3 中，2005 以前的藍(lán)線代表實(shí)測(cè)和替代輻射強(qiáng)迫值。
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本文編號(hào)：2874853