论文部分内容阅读
北太平洋副热带模态水是冬末海气相互作用产生的垂向性质均一的低位涡水,可以将气候变化的异常信号通过潜沉的作用进入永久性密度跃层,并且向低纬度海域输运,对低纬度海域的气候异常有重要影响。因此,认识和了解北太平洋副热带模态水潜沉的变异规律和变异机制,有助于进一步掌握北太平洋副热带和热带之间的相互作用,是海洋与大气相互作用研究的热点问题之一。目前对于潜沉率的研究大多是依赖于对模式数据的分析,利用观测数据对潜沉率年际、年代际变异和变异机制的研究较为稀少,然而,Argo数据从2001年持续至今,随着Argo观测网络的日渐完善,已经可以提供十年以上的有效数据支持大尺度海洋过程的研究。本文利用2003-2013年逐月Argo观测数据和1960-2010年SODA数据,对北太平洋副热带西部模态水(the Subtropical Mode Water, STMW),东部模态水(the Eastern Subtropical Mode Water,ESTMW),以及中部模态水(the Central Mode Water,CMW)潜沉率的变异规律和变异机制进行了系统的分析,并且得到了一些创新性的研究成果。首先,根据北太平洋副热带模态水STMW、ESTMW和CMW的潜沉区进行划分,选择28°-35°N,140°E-180°作为STMW的潜沉区,360-45°N,145°E-160°W为CMW潜沉区,200-28°N,150°W-120°W为ESTMW潜沉区。潜沉区的潜沉率平均时间序列以及EOF分析的空间分布都显示,STMW、ESTMW和CMW的潜沉率异常主要是来自侧向输运项异常的贡献,体现了混合层深度异常对潜沉率异常的作用。通过控制晚冬温度和盐度的气候态或者逐年的变化,北太平洋模态水潜沉区内的晚冬混合层深度进行控制变量分析显示,在STMW和ESTMW潜沉区内,晚冬混合层温度异常是混合层深度异常的主要因素,盐度异常并不会带来混合层深度的显著变化,而在CMW潜沉区内,晚冬混合层盐度异常表现出了和温度异常相当的作用。副热带模态水潜沉区的晚冬热收支及CMW潜沉区的晚冬盐度收支分析结果中,STMW和CMW潜沉区内,晚冬混合层热收支变异与平流项变异和热通量项都存在显著正相关的关系,Argo数据显示在2003-2013年间,热收支的增强趋势主要收到了来自平流项增强趋势的贡献。ESTMW潜沉区内,夹卷项与热收支相关性显著,并且2003-2013年间只有夹卷项与热收支项都存在减弱的趋势。盐度收支的结果也体现了平流作用在CMW潜沉区的重要作用。SODA数据结果在模态水潜沉率年际变异规律和变异机制上都表现出了与Argo数据结果的一致性,结合1960-2009年SODA和2003-2013年Argo潜沉率结果进行年代际变异规律进行研究,1970s气候突变前后,STMW、ESTMW和CMW潜沉率都存在明显的突变,而随着1980s后一段时间PDO指数变异趋势的减弱,模态水潜沉率也保持着平缓的变化,直到2000年后PDO位相发生转变,STMW和CMW产生了较强的减弱趋势,而ESTMW也表现出了加强的趋势,因此,2000年后可能存在气候突变的新节点,并且副热带模态水潜沉率的变异也开始响应了这一突变。