热带印度洋上层热含量异常场的年际变率分析

利用1950-2006年间日本气象局月平均温、盐度资料,分析了热带印度洋热含量异常场的年际时空变化特征,并分别探讨了热含量年际变异与ENSO、印度洋偶极子(IOD)、南印度洋偶极子(SIOD)和热带印度洋纬向风异常的关系.结果表明,热带印度洋热含量异常场的年际振荡是由空间结构不同但变化周期相近的两个主要模态构成的,这两...     

热带太平洋盐含量的年际变化

为揭示热带太平洋上层盐度与ENSO的关系,探讨热带海洋的盐含量收支问题,运用EOF方法对SODA资料中热带太平洋表层和次表层(157.5 m)间的盐含量变化特征进行了分析.结果表明,盐含量具有年际变化的特征,第一和第二模态的空间分布分别具有南北反相和东西反相的特点.这为更好地研究与全球水文循环有关的海洋热动力问题提供了依据.     

热带太平洋—印度洋热含量变异及其与表层水温的关系

基于日本气象厅月平均温、盐度资料和英国Hadley中心月平均SST资料,利用经验正交函数(EOF)分解法研究了热带太平洋—印度洋热含量距平场和SST距平场的时空变化,并探讨了它们之间的关系。结果表明,热带太平洋—印度洋热含量距平场的年际振荡主要是由变化周期相近、空间结构不同的两个模态构成的,它们分别对应于ENSO的成熟期位相和过渡期位相;SST距平场的年际振荡主要是由空间结构和变化周期均不同的两个模态构成的,但它仅对应于ENSO的成熟期位相;虽然热含量与SST距平场第一模态之间存在着密切的正相关,但在热带东印度洋和赤道中太平洋热含量与SST的年际变化则都是反位相的。     

热带太平洋-南海-印度洋海面风与海面温度年际变化整体耦合的主模态

利用COADS资料和相关分析、经验正交函数分解、奇异值分解和小波分析等方法对热带太平洋-南海-印度洋的海表面温度(SST)及海面风场(SSW)进行了研究,确定了热带太平洋、南海以及印度洋作为1个整体时海面风场及海面温度场相互作用的主模态。在把热带太平洋、南海和印度洋作为整体的情况下,研究了该模态的时空分布特征。各种方法研究均表明,该模态在热带太平洋上为ENSO模态;在热带印度洋上为对应于ENSO态的印度洋“单极型”模态;在南海则表现为整个海盆尺度上的一致型。     

热带西北太平洋0~300 m热含量的年代际变化

太平洋是海表温度年际变化和年代际变化发生的主要区域,但对太平洋海洋热含量变化的研究相对较少。为此, 本文分析了1980—2020年太平洋上层(0~300 m)热含量的时空变化特征。基于IAP数据,本文首先利用集合经验模态分解法(EEMD)提取不同时间尺度的海洋热含量信号,并利用正交经验分解法(EOF)对不同时间尺度的海洋热含量进行时空特征分析,得到了太平洋0~300 m海洋热含量的年际变化、年代际变化以及长期变暖的时空特征。结果表明,除了年际变化之外,热带西北太平洋上层热含量还存在明显的年代际变化和长期变暖趋势。在东太平洋和高纬度西太平洋,热含量的年代际变化特征并不突出。热带西北太平洋热含量的年代际变化在1980—1988年和1999—2013年较高,而在1989—1998年和2014—2020年期间较低。此外,针对热带西北太平洋热含量的经向、纬向和垂向特征分析,发现这种年代际变化主要发生在5°N—20°N,120°E—180°E,次表层50~200 m范围内。热带西北太平洋热含量的年代际变化对全球海表温度的年代际变化有着重要作用。     

热带西太平洋上层热含量年际变化的区域性特征

采用1980—2001年的XBT月平均海洋上层温度资料对与El Nino和Southem Oscination(ENSO)相关的热带西太平洋温跃层以上(上层)热含量年际变化的区域特征进行了研究。从热带西太平洋温跃层和上层热含量南北不对称的气候态出发，将其分为“北部”、“赤道”和“南部”三个子区域。发现热带西太平洋上层热含量的调整要领先于Nino3区，并且其释放的热量与El Nino事件的强度成正比，而El Nino事件爆发前热带西太平洋上层热量积累的多少对El Nino事件强度没有明显的影响；热带西太平洋赤道外区域也是ENSO热泵的一部分，其中北部子区域的上层热含量年际调整要超前于赤道和南部子区域，在热泵中起征兆的作用。通过热带西太平洋上层热含量距平场与：Nino3指数的超前滞后相关关系分析发现，热带西太平洋上层热含量年际调整表现出明显的南北不对称，北部子区域内信号时间超前且涉及的空间范围广，南部时间上落后且空间上局限在一个窄带状区域内。热带西太平洋上层热含量年际调整的路径是：热含量年际调整信号率先在太平洋北部子区域出现，然后发展到太平洋赤道和南部子区域，再沿赤道向东发展到东太平洋。     

热带太平洋与热带大西洋海表温度主模态的相互作用

根据英国Hadley气候中心的海表温度资料和美国NCEP/NCAR中心的大气资料,研究了热带太平洋与热带大西洋海表温度主模态的相互作用。热带太平洋的ENSO可以导致大西洋Nino模态或经向偶极子模态,这主要是通过热带海洋-大气相互作用,或大气的太平洋-北美遥相关过程实现的。大西洋Nino模态的暖(冷)位相会导致赤道中东太平洋的海表温度降低(升高)。这可能是通过两种途径完成的:一种可能是大西洋Nino使印度洋增暖(变冷),进而引起赤道中太平洋的东(西)风异常,通过海洋-大气相互作用正反馈机制能发展成为La Nina(El Nino),使赤道东太平洋海温降低(升高);另一种可能是大西洋Nino直接可以导致太平洋Walker环流增强(减弱),从而使赤道东太平洋海温降低(升高)。     

西北太平洋热带气旋与上层海洋热含量的关系

利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)的海温资料和Unisys Weather的热带气旋资料,研究了1960-2008年期间北太平洋上层150 m的热含量分布特征及其与西北太平洋热带气旋发生频次的关系。考虑了纬度的变化对热含量的影响后,北太平洋热含量的高值中心位于10°N左右,与上层海温结构相符,计算结果更加符合物理意义。北太平洋热含量与西北太平洋热带气旋频数年际相关性研究表明在北太平洋中高纬度大洋内区和赤道东太平洋热带不稳定波发生区呈现出前期冬季正相关性。此相关性存在显著年代际的变化,在1970-1975年和1984-2008年期间最强,1976-1983年期间较弱。在北太平洋中高纬度大洋内区,同期春夏秋季同样存在强正相关。在西太平洋暖池区,同期秋季负相关最为显著。赤道中太平洋区域在夏季呈显著的正相关,秋季减弱。赤道东太平洋海域的相关性前期冬季负相关最为显著,春季负相关性减弱,夏季和秋季无显著相关。     

热带三大洋海-气耦合主模态及其相互作用的研究进展

从地球气候系统的角度,回顾了国内外热带太平洋、大西洋和印度洋海洋-大气相互作用研究,特别是有关这三大洋海-气耦合主模态研究已取得的成就;提出了热带印度洋、大西洋在被热带太平洋“充电”的同时,如何通过大气桥“放电”,从而改变热带太平洋海洋动力过程是目前面临的重要科学问题.指出了海洋动力过程在三大洋相互作用中的重要性.     

印度洋-太平洋海表温度年际变化的联合模态

利用1870～2004年的HadiSST的月平均海表面温度(SST)资料,对去除了全球增暖趋势的印度洋-太平洋海表温度异常(SSTA)作季节经验正交函数(Season-reliant Empirical Orthogonal Function, S-EOF)分解,得到了印度洋-太平洋海表温度年际变化的2个联合模态,并且分析了与之相对应的大气环流特征.结果表明:低频的厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)是控制印度洋-太平洋的主导模态,能使赤道印度洋维持一异常反气旋性环流,削弱印度洋夏季风的作用并且将东印度洋暖池的暖水输送到西印度洋,印度洋SSTA在一年四季中都出现全海盆同号变化,因此,第一主模态是ENSO的低频模与印度洋海盆一致模的联合模态;第二模态表现为太平洋上准2 a的ENSO位相转换模与印度洋偶极子模的联合模态,ENSO的位相转换发生于春季,与季风的异常转换有关,印度洋上出现异常的气旋性环流,叠加在印度洋夏季风上,增大东西印度洋的温差,在秋季出现西低东高的偶极子型海温分布,印度洋夏季风和这个模态的产生发展有很大的联系.     

热带印度洋-太平洋热力异常联合模及其指数定义研究

根据1955-2003年的全球海洋上层热含量资料,利用经验正交函数(EOF)分解法分析了热带印度洋-太平洋上层热含量距平场的时空变化.结果表明,无论在印度洋还是在太平洋,上层热含量距平场都存在着一种显著的东西向偶极型振荡,其年际变化与ENSO循环有密切的联系.据此定义了热带印度洋-太平洋热力异常联合模指数,功率谱分析和10 a滑动的t检验结果表明,该联合模具有显著的年际和年代际变化,并在1976年前后经历了一次由冷到暖的气候跃变.进一步分析还发现,该联合模的变化特征能较好地反映太平洋ENSO事件和印度洋偶极子事件的基本信息.     

Simulated Heat Content Variability in the Upper Layers of the Tropical Indian Ocean

Ocean General Circulation Model (OGCM) simulations from 1970–2007 are used to study the upper ocean heat content variability in the Tropical Indian Ocean (TIO). Model computed heat contents up to 50 m (denoted by HC50 m hereafter) representing upper ocean heat content and 300 m (HC300 m) representing heat content up to thermocline depth are first compared with heat contents computed from observations of two buoys in the TIO. It is found that there is good agreement between the model and observations. Fourier analysis of heat content is carried out in different regions of TIO. The amplitudes of semi-annual variability for HC50 m and HC300 m are observed to be greater than those for the annual variability in the Bay of Bengal, while in the Arabian Sea there is a mixed result. Heat content tendency is known to be governed by net surface heat flux and horizontal as well as vertical heat transports. For understanding the relative importance of these processes, a detailed analysis of these terms in the tendency equation is carried out. Rossby wave is observed in the annual mode of heat transport while equatorial jet and Kelvin waves are observed in the semi-annual mode of heart transport. Finally, the correlation between heat content and sea surface temperature (SST) and sea level anomaly (SLA), taken one at a time, is computed. It is found that the correlation improves significantly when both these quantities are together taken into account.     

东北印度洋上层海水热含量及影响要素的季节变化

探讨了影响东北印度洋上层海水热含量变化的各要素的季节变化,以及其对热含量变化的贡献和作用过程.根据MOM4数值模拟所得的气候态数据,利用热力学方程积分所得的热通量方程,分析了热含量和各影响要素的季节变化过程.结果表明,东北印度洋海洋动力过程的作用主要存在于海洋上层100 m以内;该区域上层海水热含量的季节变化,是典型的海-气相互作用的结果,由动力过程和海表净热通量共同控制,2种作用都有明显的季节变化特征,并且随区域的变化两者贡献有所变化;西南季风爆发前,上层海洋热含量最大值的出现,是之前几个月动力作用和海表净热通量共同加热的结果.     

北印度洋的经向热输送与热收支的季节与年际变化

探讨赤道以北印度洋的热量收支及变化机制。根据积分10年(1987～1996)的全球海洋模式(MOM 2 )资料,利用积分形式的热量平衡方程,系统地研究了北印度洋的经向热输送和热量收支的季节与年际变化。主要结论为:在季节尺度上,越赤道的经向热输送和赤道以北印度洋热含量变化有年循环特征,而海面净热通量呈现半年周期变化特点;在年际尺度上,热含量的变化主要由经向热输送的变化引起,其它项的影响较小;经向热输送集中在上5 0 0m ,尤其在15 0m以上;在总的经向热输送中,经向翻转环流的贡献起主要作用,涡动项的贡献比较小;某一纬度上经向热输送异常以及此纬度以北印度洋总的海面净热通量异常与此纬度上纬向积分的纬向风应力异常有很好的相关关系;还分析了10°N阿拉伯海和10°N孟加拉湾的经向热输送与越赤道的经向热输送的关系,以及海面净热通量各分量的变化特点。     

热带西太平洋海洋事件与初级生产力的关系

本文依据“中、美热带西太平洋联合调查研究”资料,分析了正常年份,El Ni(?)o及La-Nina事件热带西太平洋165°E断面(10°N～6°S)的初级生产力。结果发现,El Ni(?)o及La-Nina期间热带西太平洋165°E断面的海洋初级生产力较正常年份分别增加50%和70%左右。     

Seasonal Variability of Near-Surface Heat Budget of Selected Oceanic Areas in the North Tropical Indian Ocean

The results obtained from an Ocean General Circulation Model (OGCM), the Modular Ocean Model 2.2, forced with the National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research reanalysis data, and observational data have been utilized to document the climatological seasonal cycle of the upper ocean response in the Tropical Indian Ocean. We address the various roles played by the net surface heat flux and the local and remote ocean dynamics for the seasonal variation of near-surface heat budget in the Tropical Indian Ocean. The investigation is based in seven selected boxes in the Arabian Sea, Bay of Bengal and the Equatorial Indian Ocean. The changes of basin-wide heat budget of ocean process in the Arabian Sea and the Western Equatorial Indian Ocean show an annual cycle, whereas those in the Bay of Bengal and the Eastern Equatorial Indian Ocean show a semi-annual cycle. The time tendency of heat budget in the Arabian Sea depends on both the net surface heat flux and ocean dynamics while on the other hand, that in the Bay of Bengal depends mainly on the net surface flux. However, it has been found that the changes of heat budget are very different between western and eastern regional sea areas in the Arabian Sea and the Bay of Bengal, respectively. This difference depends on seasonal variations of the different local wind forcing and the different ocean dynamics associated with ocean eddies and Kelvin and Rossby waves in each regional sea areas. We also discuss the comparison and the connection for the seasonal variation of near-surface heat budget among their regional sea areas. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

热带印度洋和太平洋海气相互作用事件的协调发展

对次表层海温距平的分布和变化的分析表明,在热带印度洋和太平洋都存在海温距平的偶极子模态,即在赤道附近大洋东、西两个部分的海温距平在不少年份呈反符号分布。进一步分析表明,两大洋海温距平的偶极子模态间有密切的联系。在分析它们和850hPa纬向风距平后指出,正是Walker环流异常把两大洋的海温距平变化联系起来。