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热带太平洋海洋-大气相关作用是全球气候系统的重要组成部分,厄尔尼诺/南方涛动(El Ni o-Southern Oscillation, ENSO)又是其中最活跃的成分,长期以来得到科学界的极大关注。本文使用改进的Zebiak-Cane (ZC)模式,采用求解线性系统稳定性的方法,考察了ENSO的主模态在不同的背景态和海气耦合参数下的稳定性,并且分析了相应的不稳定主模态的海气变量特征和背后的控制因素。本文不仅证实前人有关ENSO有多个模态的结论,还得到了以下的创新性研究结果:1.充分认识到ZC模式在模拟ENSO方面的缺陷,即赤道东太平洋海面风异常过强,提出该缺陷是由ZC模式对赤道东太平洋大气热量异常经向尺度的错误模拟导致的。在ZC模式的大气模式中加入垂直动量混合和对流不稳定参数,修正赤道东太平洋海温异常对大气的加热效率及大气内对流激发的垂直动量混合,成功地模拟出与观测到的降水异常分布相似的大气热量异常,从而得到了较为理想的ENSO异常风场。改进后的大气模式中模拟的ENSO异常风的纬向、经向尺度和强度均比原模式更大,且更接近观测。2.将改进后的大气模式与ZC的海洋模式相耦合并作线性化处理,在不同的热带太平洋背景态下考察了该模式中海气相互作用的主模态,发现ENSO的主模态有两个:海温异常中心位于赤道东太平洋的准四年(quasi-quadrennial, QQ)振荡模态和海温异常中心位于赤道中太平洋的准两年(quasi-biennial, QB)振荡模态。且得益于海面风异常的水平尺度和强度的增加,这两个模态的强度均比前人研究过的更强。这两个模态在特定的背景态下可以共存,也可以独立存在。研究还发现,QQ(QB)模态随着温跃层反馈的增强而增强(减弱),且QQ模态对海气耦合强度、海面热力耗散及海洋波速的敏感性小于QB模态。这说明,QQ(QB)模式是受次表层(表层)海洋动力影响较大的模态。3. QQ和QB模态的海温变化热量收支平衡的分析进一步证实了上述观点,在QQ模态中,温跃层反馈(次表层海温异常在气候平均的上升流的输运下对表层海温的影响)提供海温异常发展和衰减的动力,而在QB模态中,起这一作用的物理过程是纬向平流反馈(异常海流对海温的纬向梯度的改变)。4.综合考虑模式中的QQ和QB模态的海气变量时空特征和海温变化主要控制因子,我们认为本模式揭示的QQ模态正位相其实就对应着传统研究的El Ni o,而QB模态的正位相则为近年来发现的新型El Ni o。