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由观测事实发现,20世纪七十年代末全球气候经历了显著的年代际变化,在热带太平洋上表现为气候平均的东风减弱和海表温度增加,即“热带太平洋平均态的年代际变化”;与此同时,热带上最重要的海气耦合现象ENSO循环也正经历着年代际变化,如ENSO的振幅增强、冷暖事件不对称性增强和周期增加等,即所谓的“ENSO循环的年代际调制”。本文的目的就是想探讨这二者在年代际时间尺度上存在着怎样的相互作用关系。
本文主要是利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的一个全球海洋环流模式LICOM,在观测风应力强迫下进行一系列的数值试验,探讨风应力强迫对“热带太平洋平均态的年代际变化”和“ENSO循环的年代际调制”的贡献,以及二者之间的相互作用。
本文首先对LICOM模式模拟ENSO循环及其年代际调制现象的能力进行了评估,结果表明模式对于ENSO的年际以及年代际尺度上的变化具备基本的模拟能力。通过模拟研究也进一步证实了赤道太平洋热含量的变化对于维持ENSO循环起着很重要的作用以及海洋非线性动力加热(Nonlinear Dynamic Heating)与E1Ni(-n)o的强度、以及不对称性的年代际变化之间有密切的相关关系。
在此基础上利用模式进行了六组风应力敏感性试验,由初步的分析结果表明,风应力平均态的年代际变化与风应力距平的年代际变化对ENSO循环的影响作用是不同的,ENSO循环的年代际调制与热带太平洋平均态之间存在着一个正的反馈过程,不仅由已有的研究所指出的海洋平均态对ENSO循环会有重要影响,同时ENSO的年代际调制尤其是其不对称性也会反过来影响太平洋平均态的变化,其中与风应力距平的年代际变化有关的非线性过程对ENSO的不对称性也许起到了更重要的影响作用。
通过对模拟结果与SODA同化资料的比较发现,模式模拟太平洋基本特征以及ENSO循环的基本特征上仍然存在误差,例如不管在年际还是年代际时间尺度上模式模拟SST的变化都存在着西伸且范围过于狭窄的问题,对于ENSO循环的不对称性的模拟也有类似问题,引起误差的原因还有待于更进一步的研究,也许提高分辨率和改进海洋内部动力过程的模拟有助于改善这一问题。