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本文主要根据1948~2005近60年的观测和再分析资料,研究了El Nino事件分类问题,并给出了不同类型E1 Nino事件的大气、海洋场特征。通过一个OGCM,分析了形成这些类型E1 Nino事件的动力和热力学机制。主要研究结果如下:
1.本文根据E1 Nino事件中正的海表面温度异常(Sea Surface TemperatureAnomaly,以下简称做SSTA)首先出现的区域及其传播特征,将E1 Nino事件分成三种类型,即西部型、驻波型和东部型。三种类型的E1 Nino事件对应的海表面温度、次表层温度距平场和纬向风应力距平场具有明显的不同特征。
2.不同类型E1 Nino事件对东亚冬、夏季风以及我国夏季降水、气温异常的影响是有显著差异的。
3.为了研究这些不同类型E1 Nino事件物理机制的差异,作者首要的任务是对这些不同类型的E1 Nino事件的发展过程进行模拟。这里利用一个高分辨率的全球海洋-海冰耦合环流模式-NEMO,对这三种不同类型的E1 Nino事件进行了模拟。在逐月海表面风应力和热通量的驱动下,模式成功地模拟出了1950-2005年间全球海温演变。该模式模拟出的Nino3指数在位相和振幅等方面部与观测一致。模式对E1 Nino事件期间的正SSTA首先出现的区域以及对正SSTA的传播特征都做出了很好的模拟,亦即模式成功地模拟了不同E1 Nino事件的发展类型。
4.海洋的动力和热力过程对E1 Nino事件不同类型的形成都有重要作用。在赤道西太平洋,热力和纬向平流作用很重要。西部型和驻波型E1 Nino事件西风应力异常的最先在赤道西太平洋出现,使得西太平洋信风减弱,蒸发减少,海洋净得到热量,SSTA增加;同时由于风应力的动力作用,产生正的纬向平流,也使得这一区域SSTA增加。在热力和平流的共同作用下,西太平洋最先出现海温异常变暖。
在赤道中太平洋纬向平流作用很突出。西部型和驻波型E1 Nino事件的西风应力异常具有东传的特征,而东部型的西风应力异常则表现为西传,相应的纬向平流异常对赤道中太平洋海表温度增暖的贡献在西部型和驻波型El Nino事件中表现为明显的东传,而东部型则表现为西传的特征。
海洋波动在赤道东太平洋的影响较大。西部型E1 Nino事件,由于西风应力异常在赤道中太平洋得到加强,西风异常可以发展到接近东边界的位置,它激发出较强的暖Kelvin波,使得赤道东太平洋SST显著变暖。驻波型E1 Nino事件,由于西风应力异常在赤道中太平洋没有得到加强,西风异常不能发展到接近东太平洋,它激发出暖Kelvin波较弱,使得赤道东太平洋SST变暖不显著。东部型E1 Nino事件,西风应力异常首先出现在赤道东太平洋,它激发出暖Kelvin波,这就使得正的SSTA首先出现在赤道东太平洋。