海气系统不稳定耦合波的空间结构与年代际振荡

论文摘要

本文利用了带有深海作用的简单海气耦合模型，分析了海气系统中不稳定耦合波的空间结构（位相差和振幅），并结合不稳定耦合波的时间结构（e-折时间尺度和周期）讨论了其年代际振荡的特征，并用观测资料对理论结果进行了诊断分析。结论如下：（1）对于海气系统中的不稳定耦合波，大气扰动位相超前海洋扰动位相0到π／2，特别的，最不稳定海气相互作用出现在大气扰动位相超前海洋扰动位相π／4时；（2）大气和海洋扰动振幅之间的关系由风应力系数和海洋加热系数的相对大小来决定，大气扰动振幅可以小于海洋扰动振幅，也可以大于海洋扰动振幅；（3）深层海洋对海洋混合层的作用对于海气耦合波的空间结构影响很小，海气耦合系数较小时，深海作用系数的增大会使位相差和振幅比值减小，海气耦合系数较大时，深海作用系数的增大会使位相差和振幅比值增大；（4）海气不稳定耦合波的空间结构（位相差和振幅）以及深海作用，与海气系统的年代际振荡有一定的联系，海气不稳定相互作用可能是海气系统年代际振荡的机制之一；（5）诊断分析表明，中纬度北太平洋海区内海表温度场和海表气压场均有显著的年代际周期变化，该地区的海表风应力场也存在年代际周期变化，且海表温度场和风应力场在年代际周期变化范围内相关程度较高，二者存在一定的位相差。在中纬度北太平洋区域内，冬季海表温度场和500hPa高度场在年代际范围内有明显的正相关关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 国内外关于海气耦合动力学的研究进展
• 1.2 国内外关于海气系统年代际变化的研究进展
• 1.3 本文的研究目的及研究内容
• 第二章 海气耦合波的空间结构
• 2.1 海气耦合方程组
• 2.2 大气与海洋扰动的位相结构
• 2.2.1 位相差
• 2.2.2 海气系统的不稳定位结构
• 2.2.3 物理解释
• 2.3 大气与海洋扰动的振幅结构
• 2.3.1 大气和海洋扰动振幅比值与风应力系数的关系
• 2.3.2 大气和海洋扰动振幅比值与海洋加热系数的关系
• 2.3.3 大气和海洋扰动振幅比值与海气藕合系数的关系
• 2.3.4 小结
• 2.3.5 物理解释
• 2.4 本章小结
• 第三章 深层海洋对不稳定耦合波空间结构的影响
• 3.1 深海作用系数对位相差的影响
• 3.2 深海作用系数对扰动振幅比值的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 海气耦合波的年代际振荡
• 4.1 时空结构
• 4.1.1 海气耦合系数对时空结构的影响
• 4.1.2 风应力系数和海洋加热系数对时空结构的影响
• 4.1.3 深海作用系数对时空结构的影响
• 4.2 海气系统的时空结构与年代际振荡
• 4.3 本章小结
• 第五章 诊断分析
• 5.1 资料和方法说明
• 5.1.1 资料说明
• 5.1.2 EOF分析方法
• 5.1.3 小波分析
• 5.1.4 交叉谱分析
• 5.1.5 奇异值分解方法
• 5.2 北太平洋的海表温度场和海表气压场的EOF分析
• 5.2.1 SST的EOF分析
• 5.2.2 SLP的EOF分析
• 5.2.3 小结
• 5.3 海表温度场和风应力场的小波分析
• 5.4 海表温度场和风应力场的交叉谱分析
• 5.5 海表温度场和500hPa高度场的SVD分析
• 5.5.1 夏季海表温度场和500hPa高度场的SVD分析
• 5.5.2 冬季海表温度场和500hPa高度场的SVD分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 论文附图