印—太暖池区降水异常对东亚冬季大气环流年际变化的影响机制

【摘要】：海表温度高于28°C的热带印度洋-西太平洋暖池是全球大气对流活动最强的海域，是海洋加热大气最重要的海域之一，在全球气候系统中有非常重要的作用。在前人研究夏季暖池区的对流加热异常可以激发太平洋-日本波列（PJ）影响东亚夏季环流的基础上，本文利用EOF、回归、相关、SVD等多种统计分析方法，分析了最近60多年的观测资料，研究了印-太暖池区降水异常对东亚冬．季．大气环流年际变化的影响途径及其在不同年代的差异;并结合简单大气模式和复杂大气环流模式(AGCM)的数值实验，验证了印-太暖池区降水异常对东亚冬季大气环流年际变化的影响机制。本文取得以下创新性成果： 1.给出了印-太暖池（WP）地区冬季降水年际变化的主模态（称为WPD模态），指出该模态的空间分布为一个东西偶极子型，在它的正位相时，西印度洋降水增多，东印度洋-西太平洋降水减少。研究表明对应WPD模态的前期秋季（SON）热带太平洋海表温度（SST）异常是类似于ENSO型的海温异常分布,热带印度洋是印度洋偶极子型的海温异常分布。发现了与WPD模态对应的冬季东亚地区200hPa位势高度（H200）年际变化的主模态是一个波列，在正位相时，从WP到东亚（EA）地区位势高度异常呈“正-负-正”分布（WP-EA波列）。WP-EA波列在垂直方向具有相当正压结构，但是它在对流层上层最明显，尤其是中国东部上空的负异常中心。模式试验验证了WP-EA波列主要是由降水WPD模态激发的从热带到中纬度地区的遥相关波列。暖池降水的WPD模态正位相则对应中国东北到日本地区的上空高压异常和低空热带西北太平洋反气旋环流异常，有利于中国大部分地区气温偏高，东南部地区和华北降水增多；负位相时相反。 2.发现在1948～1976年期间WP-EA波列比较弱，在1977～1998年期间WP-EA波列较强。这种不同年代之间的差异主要与ENSO在1977～1998年振幅加强有关。自1999年至今，气候平均的热带太平洋SST偏冷，Walker环流偏强，西太平洋降水偏多，西印度洋降水偏少，且强的La Ni a频繁出现，印太暖池区的降水异常比较强，也形成了比较强的WP-EA波列。 3.通过对1997/98年冬季和2014年1月暖池降水异常与WP-EA遥相关波列都非常强的个例的分析，和对CMIP5中11个模式的AMIP实验结果的分析，再次验证了WP-EA遥相关波列是印太暖池区降水异常的产物。 本文的研究揭示了热带印-太暖池降水在热带海温影响东亚大气环流的过程中充当的“桥梁”作用，给出了热带地区海温变化影响东亚高层大气环流的一种新的物理过程机制，为东亚冬季气候的预测找到一个新的途径。 【关键词】：印-太暖池 降水异常 海表温度异常 东亚大气环流 年际变化
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P434
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-31
• 1.1 引言11-12
• 1.2 东亚冬季大气环流的气候平均态12-13
• 1.3 ENSO 对全球气候的影响13-16
• 1.3.1 ENSO 对北美气候的影响——PNA 波列13-14
• 1.3.2 ENSO 对东亚气候的影响——太平洋-东亚遥相关14-16
• 1.4 热带印度洋、西太平洋对气候的影响，以及夏季太平洋-日本（PJ）波列16-18
• 1.5 太平洋气候年代际变化18-19
• 1.6 ENSO 本身特征的长期变化19-21
• 1.7 ENSO 与东亚冬季风关系的多年代际振荡21
• 1.8 本文拟解决的科学问题和内容安排21-24
• 本章附图24-31
• 第二章 资料、方法和模式介绍31-40
• 2.1 资料介绍31-32
• 2.2 资料处理方法32-36
• 2.3 简单大气模式36-40
• 第三章 印-太暖池区降水异常对东亚冬季大气环流影响的机制40-63
• 3.1 引言40-41
• 3.2 WP 地区降水年际变化的主模态41-43
• 3.3 WPD 模态对东亚大气环流的影响43-47
• 3.3.1 观测结果43-46
• 3.3.2 简单大气模式实验的结果46-47
• 3.4 WP-EA 遥相关波列的正、负位相非对称性47-49
• 3.5 本章小结49-52
• 本章附图52-63
• 第四章 不同年代背景下印太暖池区降水异常对东亚冬季大气环流的影响63-88
• 4.1 引言63-64
• 4.2 WP-EA 遥相关波列的年代际变化64-70
• 4.2.1 几个指数回归系数的年代际变化64-65
• 4.2.2 WP-EA 遥相关波列强度的变化65-66
• 4.2.3 热带太平洋海温异常主模态的变化及其影响66-67
• 4.2.4 印太暖池区平均降水的年代际变化67-69
• 4.2.5 不同资料分析结果的验证69
• 4.2.6 简单大气模式实验结果69-70
• 4.3 本章小结70-72
• 本章附图72-88
• 第五章 个例分析和数值模式结果分析88-100
• 5.1 引言88
• 5.2 1997/98 年冬季和 2013/14 年冬季的对比分析88-89
• 5.3 CMIP5 数值模式中对 WP-EA 遥相关波列的模拟89-91
• 5.3.1 CCSM4 模式结果89-91
• 5.3.2 CMIP5 多模式 AMIP 实验结果91
• 5.4 本章小结91-93
• 本章附图93-100
• 第六章 总结与讨论100-104
• 6.1 全文总结100-101
• 6.2 本文创新点101-102
• 6.3 存在的问题及展望102-104
• 参考文献104-115
• 个人简介115
• 攻读博士期间发表的学术论文115-116
• 致谢116-117

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