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在热带西太平洋和印度洋均存在大面积28.0℃以上的暖水,即“暖池”,这是东半球热带海洋的一个显著特征。观测事实表明两大洋暖池的形成机制和时空变化特征存在较大的差异,本文主要从海洋内部动力学的角度,研究了印度洋暖池和西太平洋暖池季节变化特征及其物理机制。
首先利用观测资料分析了印度洋暖池和西太平洋暖池的季节变化特征,发现前者面积和强度季节变化振幅强于后者,东半球暖池季节变化与印度洋暖池一致,而面积较大的西太平洋暖池的季节变化不能完全代表整个东半球热带地区暖水的季节变化特征,因此研究两个海区暖池季节变化的差异及其物理机制十分重要。进一步的分析发现,两大洋暖池季节变化的差异主要是由两个区域风场的季节变化不同导致的。印度洋暖池区主要受到季风控制,季风的转换和建立会对海表热通量和混合层深度造成较大影响,进而影响到暖池面积和强度的季节变化;而西太平洋暖池区温跃层较深,大部分区域海表风场的季节变化较小,故混合层深度季节变化较小,暖池面积和强度的季节变化主要由海表热通量来决定。
然后借助IAP/LASG发展的气候系统海洋环流模式(LICOM),利用不同来源的风应力资料和热通量观测资料强迫海洋环流模式,进行动力和热力强迫敏感性数值试验。试验结果显示,印度洋暖池对海表动力和热力强迫场均较为敏感,而西太平洋暖池则只对海表热量强迫场较为敏感。因此数值试验结果再次验证了热力和动力强迫对西太平洋暖池与印度洋暖池变化具有不同的影响,前者主要受热通量控制,后者则主要受季风的控制。
对该模式的评估结果还表明LICOM基本能模拟出印度洋和西太平洋暖池面积和强度的季节变化特征及其差异。上层海洋垂向分层加密能有效改善印度洋区域混合层深度季节变化的模拟,从而改善该区域暖池季节变化的模拟,但对西太平洋暖池区的改进不明显。模式中西太平洋暖池区SST较之观测偏高混合层深度较之观测偏浅,可能主要是模式中混合偏弱和对混合层挟卷过程描写不真实造成的;此外,用于强迫海洋模式的气候态月平均强迫场时间分辨率较粗,不能真实反映一些重要的高频大气强迫对混合层动力过程的影响,这也可能是造成模式误差的原因之一,这些问题还有待进一步研究解释。