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作为全球气候系统的主要成员,西太平洋暖池的重要性得到越来越多的关注。TOGACOARE试验的实施充分说明暖池对气候的关键作用已经被广泛接受。
本文的研究建立在对海洋同化资料SODA分析的基础上,重点分析西太暖池年代际尺度上的变化。
为了达到这一研究目的,本文首先采用了等28℃面来界定暖池的范围,并在这基础上定义了七个特征量来标识暖池不同方面的特征。与WOA05资料相比,SODA资料计算的气候平均特征量存在一定的系统性偏差,主要表现为暖池面积的偏大和中心的偏深。这一点是使用SODA资料时应该注意的问题。对其他的暖池特征量,用这两份资料得出相近的结果,说明SODA资料在整体上对暖池的描述还是比较可靠的。
方差分析表明,针对某一时间尺度,方差贡献在西太暖池内部随空间产生很大的不同。对于年代际尺度而言,方差贡献最大的地方位于暖池东部的日期变更线附近,这里是西太暖池年代际变化的关键区域,在很大程度上决定了暖池整体的年代际变化特征。
本文还使用海洋环流模式LICOM作为研究工具,用数值模拟来确认西太暖池的年代际变化特征,并用敏感性试验验证有关暖池年代际变化原因的推测。经过同化资料和海洋环流模式的共同分析,得到以下主要结论:
1.西太平洋暖池在二十世纪七十年代末发生一次年代际转变,转变之后,暖池东部变深,西部变浅,整体东扩和东移,面积、体积和伪热含量都变大了。西太暖池在这次年代际变化中表现了明显的扩张和变强。
2.西太暖池的年代际变化与风应力的变化存在密切联系。赤道东风应力在1970年代末以后明显变弱了,东风应力的减弱存在两个相反的作用:一方面通过东风应力的松驰使赤道西太平洋的温跃层抬升,在温跃层附近形成明显的降温;另一方面通过减弱Ekman输送,使赤道上翻变弱,加深180°附近的混合层深度,局地暖池深度也随之加深。这有利于维持暖池的热力平衡,进而使那里的海水变暖,暖池得到扩张。西太平洋暖池的年代际增强主要是赤道东风应力的年代际变弱造成的。
3.表面热通量也会对西太暖池的变强起作用,但这不是暖池年代际变化的主要原因。表面热通量对暖池的加热表现在180°以东的海域,由于大气低层风速的减弱,这一片海域的潜热释放减少,这有利于暖池的东扩。