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海表温度异常对东亚夏季风年代际变化影响的数值模拟研究

曾刚  
【摘要】: 本文采用1950~2000年观测的不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋—太平洋、热带印度洋及热带太平洋)海表温度分别驱动NCAR Cam3全球大气环流模式,进行了多组长时间积分试验,对比ERA-40再分析资料,讨论了这些海域海表温度异常(SSTA)对东亚夏季风及其环流系统主要成员年代际变化的影响。主要结论如下: (1)气候海表温度驱动全球大气环流模式模拟的大气内部变化中,东亚夏季风及其环流系统主要成员的自然变率主要表现为年际变率;东亚夏季风及南亚高压具有较明显的年代际变化特征,而西北太平洋副热带高压和东半球越赤道气流的年代际变化特征不明显;东亚夏季风与大气内部的EU型遥相关波列关系较密切。 (2)全球、热带、热带印度洋—太平洋和热带太平洋海表温度变化对东亚夏季风的年代际变化均具有重要作用,热带太平洋是关键海区。利用观测的全球、热带、热带印度洋—太平洋及热带太平洋海表温度分别驱动全球大气环流模式均能模拟出东亚夏季风在20世纪70年代中后期发生的年代际减弱现象,与观测结果较一致;利用热带外海表温度驱动全球大气环流模式的数值试验结果表明,热带外海表温度异常对东亚夏季风年代际变化的影响小;利用观测的热带印度洋海表温度驱动全球大气环流模式的数值试验结果表明,当热带印度洋海表温度年代际偏暖(冷)时,东亚夏季风年代际增强(减弱),与热带太平洋海表温度变化对东亚夏季风年代际变化的影响相反。 (3)数值试验结果表明,全球、热带、热带印度洋—太平洋和热带印度洋海表温度变化均对夏季西北太平洋副热带高压的年代际变化有重要作用,即在这些海域的海表温度变化影响下,西北太平洋副热带高压均在20世纪70年代中后期发生年代际变化,其后副高面积增大、强度增强、位置偏西、偏南,这与观测结果较一致;热带太平洋海表温度变化对夏季西北太平洋副热带高压的年代际变化也有重要作用,在其作用下,夏季西北太平洋副热带高压的强度、面积在20世纪60年代后期发生年代际变化,西伸脊点在60年代初发生年代际变化,南界在70年代中后期发生年代际变化,这些时段以后副高强度增强、面积增大、偏西、偏南;热带外海表温度变化对西北太平洋副热带高压年代际变化作用较小。 (4)数值试验结果表明,热带太平洋海表温度变化对南亚高压的年代际变化有重要影响。热带太平洋海表温度的EOF第三模态,即“三明治”海温分布型(赤道东太平洋海表温度与其西北、西南海表温度呈反位相变化)具有明显的年代际变化特征,与南亚高压年代际变化的关系密切。 (5)全球、热带、热带印度洋—太平洋及热带太平洋海表温度变化均对越赤道气流在20世纪70年代中后期的年代际变化具有重要作用,热带太平洋是关键海区。利用观测的全球、热带、热带太平洋—印度洋和热带太平洋海表温度分别驱动全球大气环流模式均能模拟出索马里、120°E和150°E越赤道气流在20世纪70年代中后期由弱变强的年代际变化特征,其中模拟的索马里越赤道气流年代际变化特征与观测结果较一致,而热带外及热带印度洋海表温度分别驱动全球大气环流模式均未能模拟出此年代际变化现象。 (6)热带太平洋海表温度的年代际背景变化对东亚夏季风、西北太平洋副热带高压、南亚高压及东半球越赤道气流的年代际变化具有重要作用;热带印度洋海表温度的年代际背景变化也对西北太平洋副热带高压年代际变化具有重要作用。这些作用主要表现在:当热带太平洋海表温度处于暖背景年代(1981~1998年)时,东亚夏季风减弱,西北太平洋副热带高压面积增大、位置偏南、偏西南亚高压强度增强、面积增大、位置东伸、西扩、南压,夏季索马里、120°E、150°E越赤道气流强度均增强;当热带太平洋海表温度处于冷背景年代(1958~1975年)时,东亚夏季风及其环流系统主要成员的年代际变化情形基本与之相反。西北太平洋副高在热带印度洋暖背景年代比热带印度洋冷背景年代面积大、位置偏西。


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