西南印度洋近几十年持续性增暖成因分析

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sogood1918
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印度洋的海温异常变化会对包括我国在内的诸多地区的气候产生重要影响。近几十年中,印度洋的海温整体表现出强于其他大洋的增暖趋势。特别地,本文研究发现西南印度洋(SWIO)的海表温度(SST)在近几十年内呈现出持续性增暖的独有特征,这将给诸多区域的气候预测带来更多的不确定性。为此,本文将使用综合观测资料及模式再分析资料来研究SWIO海温持续增暖的时空分布特征及其形成机理,以期为气候预测提供具有参考价值的研究成果。所得主要结论如下:首先,由观测资料表明,SWIO的SST自1996-2016年出现了持续性的增暖现象,且这期间没有明显的季节差异。研究发现SWIO在近半个多世纪以来整体处于增暖状态,但可根据其增暖变率特征的不同分为1962-1982年和1996-2016年两个时间段。通过小波分析和功率谱密度确定了SWIO海温变化的周期,1996-2016年的SST增暖现象没有伴随着强烈的年际信号,因此更加稳定,由此确定本研究的具体年份为1996-2016年。空间分布显示在SWIO形成了0.4 K decade-1的增暖区域,且这次年代际尺度的增暖现象与印度洋已知的四种海温模态并不相同。通过对比印度洋各季节(南半球)的SST时空分布,发现SWIO在四个季节内都有持续增暖的趋势,且各季节的显著增暖区域都集中在关键区,这也表明SWIO的持续性增暖现象并无明显的季节差异。其次,使用混合层热收支诊断方法探究SWIO持续性增暖的机理发现,纬向和经向的海流输运异常是导致SWIO海温变暖的主要贡献因素,大气环流通过影响海表地转流和Ekman流,对SWIO的海流输运过程产生作用,使得关键区出现持续增暖现象。具体而言,SWIO增暖显著的深度主要集中在上层100米,而引起海温增暖的主要是纬向海流异常(?)和经向海流异常(?)。对比SWIO各边界的热量通量值,结果显示在SWIO西部有较强的向东海流异常,这有助于将SWIO西边的热量输送至关键区使其增暖。而SWIO南边界出现正热量通量异常,这说明气候态向北输入的负热量通量出现减弱趋势,使关键区海温升高。在SWIO的西部,海表高度(SSH)显著升高,这对应着逆时针式的海表地转流,有利于热量集中在SWIO西部。通过分析海表风应力线性趋势的空间分布,发现SWIO南边界的Ekman流受其影响,表现出明显的向南输运的趋势,这减少了南边界的气候态冷海流输送进入SWIO,从而产生向北的暖平流趋势,有利于关键区增温。此外,研究表明印尼贯穿流(ITF)、海表热通量和海洋波动对SWIO海温的持续性增暖并无直接影响。使用粒子示踪法统计由ITF区域抵达关键区的粒子个数,结果表明抵达SWIO的粒子数占比很小(大多数年份占比小于10%),1998年最多也只占到23.93%。因此,ITF对于SWIO近几十年的持续增暖并无直接的影响。SWIO的净海表热通量趋势为负值,表明海表热通量使海洋失去热量。同样,结合SWIO纬度平均的海温异常(SSTAs)时间演变图,发现海洋Rossby波主要在100-150米处向西传播热量,但传播的过程并不连贯,传输路径也不明显,传播路径的位置主要位于10°S-5°S,在SWIO的北侧,这表示海洋波动对SWIO的变暖也不产生直接的作用。综上所述,自1996年至今SWIO出现了十年以上的持续性增暖现象,该海域增暖的主要原因是局地风应力变化驱动了南边界的Ekman流向南输送,这削弱了南大洋向北输送给SWIO的气候态冷海流,从而导致其变暖。与此同时,SWIO中部的SSH也逐渐升高,驱动出逆时针形势的地转流,造成向东输送的局地地转流异常增多,使关键区海温继续升高,如此形成一个自我维持且加强的正反馈过程,导致SWIO出现持续几十年的增暖现象。
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