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El Nino/Soutern Oscillation(ENSO)是热带太平洋海气相互作用的产物,在全球气候系统中具有重要的地位,目前在全球变暖的背景下,人们普遍关注ENSO的变化及其对全球气候的反馈作用,然而关于ENSO与气候背景场之间的关系并没有得到完整的认识。针对这个问题,本文在对比多个耦合模式在不同古气候背景下模拟结果的基础上,设计相关的数值试验,对ENSO与热带太平洋气候平均态之间的相互关系进行分析讨论。本文主要结论如下:
耦合模式FGCM-1.0中存在一类在观测中较为罕见的ENSO事件:东太平洋SST异常在北半球夏季达到峰值,增暖持续时间较短,强度较弱;合成分析结果表明这类ENSO事件与模式在5°S-10°S之间模拟的平均温跃层偏浅有关,而在古气候模式比较计划第二阶段(PMIP2)的耦合模式和LASG最新的FGOALS-g1.11耦合模式中,由于南太平洋的模拟得到改善,类似的事件出现几率显著减少。
通过PMIP2模式比较分析表明ENSO特征与热带太平洋气候平均态存在密切的关系,ENSO的发展受到气候平均态的调制作用。PMIP2模式较为一致地反映出了中全新世时期ENSO振幅减弱的特点,表明由于地球轨道参数变化引起的印度夏季风增强对ENSO具有较强抑制作用。这主要是通过大气环流的遥相关作用,引起热带太平洋赤道东风加强,影响热带太平洋气候平均态的变化从而抑制ENSO振幅。而末次盛冰期的结果则较为复杂,多种因子互相作用,模式间分歧较大。
在模式分析的基础上,本文利用LASG海洋模式和耦合模式进行数值试验,深入探讨了气候平均态改变的情况下ENSO特征(包括振幅,频率,位相等)变化的物理机制。海洋模式LICOM1.1的试验结果表明ENSO振幅变化是东太平洋局地因子和中西太平洋东传信号共同作用的结果,并且与赤道平均东风的强度变化存在联系。东风加强有利于平均上涌加强和平均温跃层抬升,这种平均态的变化将抑制东太平洋SST异常的增长。在耦合模式FGOALS-g1.11基础上,作者建立了一个热带太平洋区域耦合版本,这有助于作者讨论热带太平洋对其他区域异常的响应。两组印度洋SST异常强迫试验都表现出印度夏季风加强和ENSO振幅减弱的特点,但是热带太平洋地区气候平均态对不同的印度洋异常的响应不同,赤道上出现东风异常的时间和强度也有所区别。在印度洋3-5月SST异常敏感性试验中,热带太平洋次表层降温,表层增温,平均上涌略微减弱,这种平均场的变化对ENSO事件发展初期的影响较大,不利于ENSO的爆发(Onset);而在印度洋全年SST异常的试验中,次表层增温,表层降温,平均上涌加强,和海洋模式试验结果类似,此种平均态变化对ENSO秋季的快速发展具有较强的抑制作用。