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北太平洋副热带环流变异对东中国海海平面变化的影响研究

李艳芳  
【摘要】:气候变化、海平面上升已成为全世界关注的焦点,大气环流会通过副热带环流变异影响海平面,也会直接影响局地海平面。由于目前对东中国海海平面的机制研究较少,因而本文从影响海平面变化的因素着手,对东中国海海平面变化进行研究。 本文利用Aviso卫星高度计资料和验潮站数据分析了东中国海1993—2011年海平面的变化特征及主要模态,研究海平面变化与ENSO的关系;基于以上结果,探讨东中国海海平面变化的机制;利用海洋模式POP对北太平洋、东中国海区域进行了改变风场条件模拟,重点阐述了北太平洋副热带环流变异对该海域海平面变化的影响,同时揭示了局地风在该海域海平面变化中的作用,主要得到以下结论: 1993—2011年期间东中国海海平面平均上升速率约3.8mm/yr,沿岸海平面上升剧烈,最大上升率可达11mm/yr。EOF分析结果显示,东中国海海平面前两个模态属于季节模态,第三模态与ENSO有关,第四、五模态则与东海黑潮联系密切,均为年际变化模态,累积方差达11%。海平面变化与ENSO的相关系数为-0.2,表明东中国海海平面的异常变化受ENSO影响。 利用POP模式对北太平洋进行控制试验和敏感性试验,结果表明:气候平均风场强迫的海流具有季节特征,而真实风场强迫的除季节变化外还有显著的年际变化。利用1989—2009年的真实风场强迫的结果与气候态风场强迫结果比较,强流存在的区域海平面变化剧烈。 受北太平洋上空风应力的影响,副热带环流通过影响北赤道流的流量影响黑潮流量。副热带环流的减弱会削弱黑潮源头处的流量,导致整个黑潮路径流量减少。东海黑潮通过与东海陆架水的交换影响东中国海的海平面变化,副热带环流变异通过影响黑潮对东中国海海平面的季节和年际变化产生影响,其中季节振幅约占T/P的46%;年际信号振幅贡献47%。 ENSO可通过黑潮流量变化影响东中国海海平面。研究发现ENSO期间,北赤道流与ENSO正相关0.6,北赤道逆流与ENSO正相关达0.7,黑潮源头与ENSO相关0.24,黑潮延伸体与ENSO相关达0.21。ENSO暖事件时,北赤道流、北赤道逆流、棉兰老流的流量都增加,三者共同作用促进厄尔尼诺的发展;拉尼娜期间,流量则减弱。 相关分析结果显示东中国海海平面与局地风的纬向分量有较好的负相关性,相关系数在0.5以上。受局地风影响黑潮流量变化具有区域性,从而局地风也可以通过影响黑潮流量影响东中国海海平面。模拟局地风对海平面的影响是季节作用占主导,季节的振幅贡献39%,趋势贡献约10%;局地风强迫的结果可以较好地反映东中国海海平面的季节分布形态。


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