印度洋海温偶极子型振荡和南半球高纬度气候异常之间的遥相关及动力机制解释

论文摘要

1999年，在热带印度洋发现了令人瞩目的大尺度海表面温度场年代际变化现象——印度洋海温偶极子型振荡（IOD，Indian Ocean Dipole Mode events），之后IOD成为被关注的焦点，研究结果表明它在全球气候和海洋系统的变化中起着积极活跃的作用。最近二十年以来，随着研究数据的丰富，在南半球中、高纬度发现了南极绕极波、南极振荡和南极偶极子等大尺度低频气候变化模态，对它们激发机制的探讨是当前国内外一个研究热点。在遥相关领域，前人研究大多集中在热带太平洋ENSO（El Ni（?）o-Southern Oscillation）对这些气候异常的激发上；研究结果显示它们之间的遥相关呈现出时间和强度的不稳定，这种不稳定产生的原因是至今仍未被解决的问题。本文以此为研究背景，将IOD和南半球中、高纬度气候异常联系起来，探讨它们之间的遥相关和相应的动力机制，进一步探索南半球高纬度低频气候异常在热带海洋的激发源是本文的研究目的。 采用月平均的NCEP-NCAR再分析大气资料、英国大气科学数据中心海表面温度和海冰资料等，主要做了以下几方面的工作。首先，以海表面气压、海表面以及陆地表面的空气温度、地面经向风、对流层上、中、下层的位势高度等气候要素为例，采用偏相关和合成分析等研究方法，给出了IOD变化指数时间序列和南半球中高纬度气候异常之间的遥相关空间模态。其次，分别从大气行星波能量传播、大气经向环流异常的角度对遥相关空间模态给出了动力机制解释。另外，鉴于南大洋海冰是南极地区气候监测的最重要的因素之一，南大洋海冰低频变化及其和IOD之间的遥相关以及动力机制探讨是另一重点研究内容。 论文的基本结论如下：第一，南半球中、高纬度低频气候异常变化不但包含热带太平洋ENSO的信号而且还包含热带印度洋IOD信号；第二，IOD和南半球中、高纬度各个气候变量遥相关的空间模态呈现三个波数绕极分布。以200hPa对流层为例，遥相关最强的作用中心集中在阿蒙森海和别林斯高晋海北部（正相关），威德尔海北部的南大洋海域（负相关）、罗斯海北部以及澳大利亚南部的南大洋

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究的领域
• 1.2 南半球中高纬度低频气候变化
• 1.3 南半球中高纬度低频海冰变化
• 1.4 印度洋海温偶极子型振荡
• 1.5 问题的提出与论文结构
• 1.6 论文的创新点
• 第二章 数据与分析方法
• 2.1 数据
• 2.2 主要分析方法
• 第三章 IOD和南半球高纬度气候异常的遥相关模态
• 3.1 遥相关空间分布特征
• 3.2 遥相关模态的进一步分析
• 3.3 遥响应的时间尺度
• 3.4 本章的结论
• 第四章 和IOD相联系的对流层大气遥相关型
• 4.1 引言
• 4.2 和IOD相关的大气遥相关型存在的可能性分析
• 4.3 和IOD相关的大气遥响应形势
• 第五章 遥相关动力机制解释I
• 5.1 行星波能量传播理论（大圆理论）
• 5.2 波射线公式推导
• 5.3 南半球能量占主导地位的大气行星波
• 5.4 行星波能量传播的路径
• 5.5 本章的结论和讨论
• 第六章 遥相关动力机制解释II
• 6.1 引言
• 6.2 南半球大气环流的季节变化特征
• 6.3 在IOD发展的不同位相南半球经向大气环流异常的发展变化
• 6.4 和IOD相联系的大气环流的时间变化特征
• 6.5 结论和讨论
• 第七章 在南半球和厄尔尼诺、IOD相联系的副热带急流的异常变化
• 7.1 引言
• 7.2 和厄尔尼诺相联系的南半球副热带急流的异常变化
• 7.3 和IOD相联系的南半球副热带急流的变化
• 第八章 和IOD变化相联系的南极地区海冰异常及动力机制解释
• 8.1 本章主要的研究内容和使用的数据
• 8.2 IOD和南极地区海冰异常的遥相关空间模态
• 8.3 动力机制探讨
• 8.4 本章的结论
• 第九章 结论和工作展望
• 9.1 本论文的基本结论
• 9.2 进一步的工作展望
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢