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本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)开发的地球气候系统模式((CommunityEarth System Model,CESM1.0),研究了陆地地形改变后对平板世界的气候平均态、经圈环流、经向热量输送以及热带辐合带(ITCZ)的影响。设计了两组试验Flat和Real,前者陆地海拔均一为10米,没有任何起伏,海陆分布与地球一致,后者则是陆地海拔与海陆分布都模拟真实世界。与现实世界相比,平板世界气候偏于干冷。陆地地形的改变通过影响行星反照率,使得平板世界气候系统吸收的太阳辐射减少,大气和海洋温度有所下降。北半球的经向温度梯度强,导致北半球的大气经向热量输送比现实世界稍大。这些变化主要源于陆地地形改变导致行星反照率的改变,从而影响全球辐射平衡。尽管在两个试验中海洋平均温度场差别不大,但海洋气候平均态不尽相同。地形改变对大气和海洋经圈环流的影响很明显。与真实世界相比,平板陆地情形下大气-海洋经圈环流发生了重大改变。首先是年平均大气对流中心南移到赤道附近,从而使得大气哈德雷环流相对赤道对称。其次是海洋的经向翻转流变强,大西洋经向翻转流完全消失,取而代之的是在太平洋出现了强大的经向翻转流及热盐环流。在平板陆地情形下,北半球中高纬度大气抬升减弱,向北的大气热量输送减少,北半球温度降低,大气对流中心因而向赤道迁移。同时海洋向极地的热量输送也减弱,中高纬度海洋变冷,北太平洋海水密度增加很多,北大西洋海水密度降低,从而导致海洋经向翻转流从大西洋转移到太平洋。尽管平板世界的海洋环流相比于现实世界发生了巨大改变,总经向热量输送以及大气和海洋在其中所占的比例却与现实世界里相差不大。在我们的平板试验中,中小尺度的涡旋与扩散作用不明显,大尺度环流项作用在平板世界中纬度起着主导作用。 本研究与传统的(利用垂直方向的热量通量)估计经向热量输送的方法不同,采用直接方法(流场与温度场)计算了大气-海洋经向热量输送。直接方法具有清晰直观的物理意义,与动力过程直接联系,可以很方便讨论经向热量输送的瞬变过程。Flat中平均流对海洋经向热量输送的贡献很大。大气经向热量输送可分解为干空气和水汽的贡献。在低纬度,大气中水汽将热量向赤道输送,部分抵消了干空气的贡献;在中高纬度两者方向一致。从真实世界到Flat,大气经向热量输送和海洋经向热量输送均增大,使得气候系统中总的经向热量输送也随之增加。即便在平板世界这样的气候系统中,海洋对经向热量输送的贡献也仅在低纬度占主导,在中高纬度并不会超过大气的贡献。特殊的陆地地形为经向热量输送及其在大气和海洋之间分配的稳定性提供了有力的证据。地形改变会显著影响ITCZ的位置和强度。我们发现,Flat试验中double ITCZ位置变得更加对称距离更加宽阔,并且从海表温度、MOC以及经向热量输送等方面分析得知ITCZ强度有所减弱。