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《南京气象学院》 2003年
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Zebiak-Cane海气耦合模式的改进及对1997/1998 El Nino事件的模拟与诊断分析

岳彩军  
【摘要】: 本文利用925hPa NCEP/NCAR再分析风场资料替代FSU风场资料对Zebiak—Cane海气耦合模式(简称ZC耦合模式)的初始强迫风场进行了改进,结合模拟资料与观测资料对1997/1998 El Nino事件进行了诊断分析,提出了1997/1998 El Nino发生、发展的一种新的可能机制,进而对El Nino成因机制进行了进一步完善,最后尝试对改进初始强迫风场后的ZC耦合模式的大气模式中的潜热加热计算的参数化方案进行了改进。结果表明: (1)80、90年代925hPaNCEP/NCAR再分析风应力距平(以下简称NCEP风应力距平)较FSU风应力距平与观测的SSTA匹配更为合理。NCEP风应力距平不仅较FSU风应力距平对ZC海洋模式初始化的效果好,尤其在90年代更为显著,而且以NCEP风应力距平替代FSU风应力距平作为ZC耦合模式的初始强迫风场提高了该耦合模式的预报能力,可以提前6—8个月成功地预报出1997/1998 El Nino事件。改进初始强迫风场后的ZC耦合模式(以下简称ZCW耦合模式)没有表现出明显的“春季预报”障碍现象,但对冷事件的预报能力仍然有限。 (2)对1997/1998 El Nino事件进行热力诊断分析表明,NINO4区纬向平流项与经向平流项对SSTA增加的贡献相当,且都大于垂直上翻流对SSTA增加的贡献;NINO3区经向平流项对SSTA增加的贡献最大,纬向平流项与垂直上翻流对SSTA增加的贡献相当;NINO1+2区,仍然是经向平流项对SSTA增加的贡献最大,而纬向平流项对SSTA增加的贡献小于垂直上翻流对SSTA增加的贡献。总的看来,经向平流项对SSTA增加的贡献最大,纬向平流项与垂直上翻流对SSTA增加的贡献相当。从NINO4区到NINO1+2区,纬向平流项对SSTA增加的贡献基本呈减小趋势,而经向平流项和垂直上翻流对SSTA增加的贡献却是呈上升趋势。在整个过程中热力阻尼项对SSTA变化基本都是起抑制作用,且从NINO4到NINO1+2区抑制作用依次增强。 (3)在1997/1998 El Nino事件期间,西太平洋暖池海表温度变化及异常西风和东太平洋暖池海表温度变化及异常北风两者都与NINO3指数变化密切相关。将东、西太平洋暖池及异常北风、西风一并结合起来考虑,提出1997/1998 El Nino事件发生、发展的一种新的可能机制:异常西风激发东传的暖Kelvin波对东太平洋的冷上翻流有抑制作用,从而有利于东太平洋海表温度增加;异常西风驱动西太平洋暖池东端暖水向东伸展直接有利于东太平洋海表温度增加;东传的异常西风可以通过埃克曼漂流效应将赤道两侧的海表暖水向赤道辐合从而加强了赤道附近的下沉流,也有利于东太平洋赤道附近海表温度增加。几乎与此同时,北风距平通过产生北风吹流将东太平洋暖池暖水由北向南输送至赤道附近直接导致NINO3区海表温度增加。上述增温因素的叠加作用共同导致了1997/1998 El Nino事件迅速发生、异常强大。此外,还初步分析了1997/1998 El Nino事件期间异常西风、北风的来源。 (4)东太平洋暖池气候平均海表温度存在明显的季节变化特征且与El Nino事件春 季发生、夏季发展、秋季达到成熟及冬季衰亡的成长过程非常相似,同时结合对异 常经向风的分析结果,提出了东太平洋暖池及经向风异常对ENSO事件发生。发展 作用的概念模型:北风距平爆发通过产生北风吹洋流的作用将东太平洋暖池暖水由 北向南输送至赤道附近从而有利于NINO3区海表温度上升,与此同时,东太平洋暖 池赤道上异常经向风辐合不仅能导致北来的暖水在赤道附近堆积而且辐合的风场对 赤道附近的冷上翻流有抑制作用,从而有利于NffeO3区海表温度的增加,上述增温 因素都有利于(不利于)EI Nino事件(La Nina)事件的发生、发展。因此,将东 太平洋暖池及异常经向风和西太平洋暖池及异常西风一并结合起来考虑,则对 EI Nino事件成因机制作了进一步完善。进一步分析表明,东太平洋暖池及异常经向 风仅对日 Nino(La Nina)事件发生、发展起促进(抑制)作用而不起决定作用。 此外,对 80、90年代日 Nino事件的特性差异进行了初步分析。 (5)数值试验结果表明,改变(去除、增加)东太平洋暖池区气候平均海表温度。 经向洋流、经向风及异常经向洋流、经向风对ZCW耦合模式预报ENSO事件的能 力能产生不同的影响。进一步结合 1997/1998 EI Nino事件对东太平洋暖池区海、气 状况进行数值试验发现,改变(去除、增加)东太平洋暖地区气候平均海表温度能 对 ZCW耦合模式预报 1997/1998 EI Nino事件能力产生显著的影响,而分别改变该 区气候平均北经向洋流、北经向风则对耦合模式预报该暖事件的能力几乎没有影响: 改变(去除、增加)东太平洋暖地区北经向洋流距平能明显地改变ZCW耦合模式 在发展阶段之前对 1997/1998 EI Nino事件的预报效果,而在各个阶段改变东太平洋 暖池区经向北风距平都能明显改变耦合模式对该暖事件强度的预报效果,甚至能影 响耦合模式提前成功预报出该暖事件的起始时间。数值试验结果间接验证了基于观 测资料分析所得到的结论:东太平洋暖池及北风异常二者对 1997/1998 EI Nino事件 发生、发展起重要的促进作用。 (6)利用Wears关于计算潜热加热的参数化方案替代ZCW耦合模式的大气模式中 的?
【学位授予单位】:南京气象学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:P732

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【引证文献】
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1 岳彩军;陆维松;;东太平洋暖池及经向风异常在ENSO事件发生、发展过程中的作用[J];大气科学;2008年05期
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1 齐庆华;西太平洋暖池纬向变异规律研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
【参考文献】
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4 汪小康;对一次大别山中尺度强对流系统的水分循环过程和非绝热加热过程的分析研究[D];南京大学;2011年
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6 周洋;ENSO背景下西北太平洋热带气旋强度模拟研究[D];南京大学;2011年
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9 邱辉;不同气象条件下太湖底泥再悬浮和水温的模拟研究[D];南京信息工程大学;2012年
10 梁佳;季风涡旋对台风生成和路径突变的影响研究[D];南京信息工程大学;2012年
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2 于毅;热带西太平洋大气季节内振荡与EL Nino关系研究[D];中国海洋大学;2010年
3 祝丽娟;MJO与南海热带气旋活动的关系[D];中国气象科学研究院;2011年
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6 孙树鹏;10-30天延伸期稳定分量的提取及其可预报性研究[D];兰州大学;2011年
7 王超;热带太平洋海气系统年际和年代际异常时空特征及其对中国东部夏季降水影响研究[D];南京信息工程大学;2011年
8 杨湘婧;登陆我国超强台风趋暖运动统计研究[D];南京信息工程大学;2011年
9 赵娴婷;09年长江下游梅雨锋暴雨发生机制研究[D];南京信息工程大学;2011年
10 李轶斐;北太平洋无风带位置的变化及其对ENSO的响应[D];中国海洋大学;2011年
【同被引文献】
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10 严邦良,张人禾;热带西太平洋风应力异常在ENSO循环中作用的数值试验[J];大气科学;2002年03期
【二级引证文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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【二级参考文献】
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2 穆明权,李崇银;西太平洋暖池次表层海温异常与ENSO循环的相互作用[J];大气科学;2000年04期
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10 李崇银,穆明权;厄尔尼诺的发生与赤道西太平洋暖池次表层海温异常[J];大气科学;1999年05期
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8 本报记者 李兰;“厄尔尼诺”真的要来吗[N];科技日报;2002年
9 本报记者 崔帆;欲与ING再度联姻 北京银行进军保险业[N];财经时报;2007年
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1 岳彩军;Zebiak-Cane海气耦合模式的改进及对1997/1998 El Nino事件的模拟与诊断分析[D];南京气象学院;2003年
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2 金海燕;赤道西太平洋第四纪浮游有孔虫群与暖池的变动[D];中国海洋大学;2004年
3 殷学博;东太平洋海隆13°N附近沉积物年代学研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2005年
4 黄露;西太平洋冬季暖池热含量变化对夏季西太平洋副热带高压强度的影响[D];南京信息工程大学;2012年
5 田春燕;东太平洋粘土的质量评价及其性能改进[D];吉林大学;2005年
6 屠霄霞;东太平洋中国多金属结核开辟区营养盐动力学研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
7 杨宇星;印度洋暖池的变异及其对亚洲气候的影响[D];中国海洋大学;2006年
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9 刘芸芸;全球变暖对热带大气季节内振荡影响的数值模拟[D];南京信息工程大学;2006年
10 周丽贤;中低纬太平洋次表层海温年代际变化特征异同及其与西太副高关系的研究[D];南京信息工程大学;2007年
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