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热带太平洋热平流的基本特征与变化分析

热带太平洋热平流的基本特征与变化分析

作者：官聪中国科学院研究生院（海洋研究所）

学位级别：硕士

热平流在热带太平洋混合层的热量平衡过程中发挥着重要的作用，是热带太平洋气候系统形成和变异的重要因子。本文基于50年的SODA海洋同化资料（1958–2007年），详细地分析了热带太平洋混合层内热平流的基本特征、纬向热平流的季节变化... 详细信息

热平流在热带太平洋混合层的热量平衡过程中发挥着重要的作用，是热带太平洋气候系统形成和变异的重要因子。本文基于50年的SODA海洋同化资料（1958–2007年），详细地分析了热带太平洋混合层内热平流的基本特征、纬向热平流的季节变化和物理机制，以及热平流在年际尺度上与ENSO之间的关系。特别地，本文利用热量收支方程评估了季节尺度上纬向热平流在Ni o3.4区域的热收支中的作用，并探讨了其与暖池东边界的季节运移之间的关系。主要结果如下： 1）热带太平洋混合层热平流的基本特征。在气候态上，纬向热平流在大洋内区大致呈东西向带状分布，其中赤道附近和西边界区最强。纬向热平流在赤道附近10°S–5°N为冷平流（约-50W/m2），在5°N–10°N的中太平洋为暖平流（约40W/m2），在10°N以北的中西太平洋为冷平流，而在10°S以南热带区域为负值区（-20W/m2）。纬向热平流的空间分布一方面与混合层温度的纬向梯度分布紧密联系，因而在暖池内部较小;另一方面也与赤道流系相关，向西流动的北赤道流（North Equatorial Current, NEC）和南赤道流（South Equatorial Current, SEC）区为显著冷却作用，而向东流动的北赤道逆流（North Equatorial Countercurrent,NECC）区为增暖作用。经向热平流的分布则相对简单，主要表现为：赤道中东太平洋的冷却作用，以及赤道外区域的增暖作用。这主要是由于温度在经向上从赤道向两极递减，赤道以内的经向流在10°N以北区域反向导致。 2）热带太平洋混合层纬向热平流的季节变化及其物理机制。纬向热平流有明显的季节变化。其中位于5°S–5°N的冷平流与5°–10°N的暖平流呈反相位的季节变化，这是SEC和NECC的同相位季节变化导致的。纬向热平流的季节变化信号均有西传的特征，季节变化最显著的区域集中在中东太平洋，尤其是Ni o3.4区域。对Ni o3.4区纬向热平流季节变化的物理机制研究表明，纬向流场（即表层SEC以及次表层赤道潜流）的季节变化是主要原因，占纬向热平流总季节变化量的51.5%。进一步研究表明，局地风应力的改变是引起Ni o3.4区纬向热平流变化的直接原因，赤道Rossby波及赤道Kelvin波的共同作用是其异常信号西传的基本物理机制。Ni o3.4区的季节热收支分析表明，纬向热平流和海表热通量在混合层热量调整中起主导作用，两者的重要性相当。在9–10月份，纬向热平流异常的贡献甚至高于海表热通量异常的贡献。基于最小二乘法，使用纬向热平流和净海表热通量拟合了西太暖池东边界，给出拟合方程LonE BWP Q0Qu。其中， ξ为214.2°E，α和β分别是海表热通量和纬向热平流的权重系数，分别是0.3°E m2W-1和0.4°E m2W-1，拟合结果与真实边界吻合效果很好，通过99%信度检验。 3）热带太平洋混合层热平流的年际变化及其与传统型El Ni o事件的关系。热平流存在显著的年际变化特征。热带太平洋热平流与Ni o3.4指数的相关性分析表明，纬向热平流与Ni o3.4指数的相关系数分布呈现出与赤道流系相对应的纬向条带分布，且在西太平洋暖池区相关性系数很高，其中在NEC和SEC流区为显著正相关，而在NECC流区为显著负相关。经向热平流与Ni o3.4指数的相关性系数高值区主要出现中东太平洋，为关于赤道对称的正相关分布，这表明年际经向热平流驱动热量在赤道东太平洋辐合（辐散）促成ENSO循环，这些与Jin（1997）有关ENSO的Recharge-Discharge理论相吻合。通过对El Ni o发展期（北半球7、8及9月）和成熟期（12及次年1月）及衰退期（次年3、4及5月）三个阶段的热平流合成分析发现：在El Ni o事件发展和成熟期，赤道两侧的纬向热平流暖异常使得海区增暖，在其以北（5°–10°N）则出现东西向带状分布的纬向热平流冷异常;经向热平流在日界线以东的赤道两侧出现大范围的暖异常（30W/m2以上）。在衰退期，赤道两侧的纬向热平流暖异常减弱，东侧赤道出现冷异常，流场异常项是该冷异常出现的主要原因;在赤道区的经向热平流暖异常大大减弱，并在赤道以南转变成冷异常。经向热平流异常变化主要是温度异常项和流场异常项导致引起的，而涡动异常平流项则抑制了经向热平流的变化。另外，值得注意的是，纬向热平流的异常信号主要体现在热带中太平洋，而经向热平流的异常信号主要出现在热带东太平洋。

关键词：热带太平洋热平流季节变化 ENSO 西太暖池

月亮潮汐风热平流影响大气罗斯贝波的动力学机制(英文)

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中山大学学报（自然科学版） 1998年第1期37卷 103-108页

作者：薛凡炳中山大学大气科学系

高空急流下层或高原附近，雨季高峰时段中激增的ＣＩＳＫ正反馈，使大气月亮潮汐风引起的热平流周期性弱信号输入，以强烈的凝结加热方式输出，达到足以调制罗斯贝波的程度．在充分考虑到长波辐射和摩檫耗散的情况下．动力学计算表明，... 详细信息

高空急流下层或高原附近，雨季高峰时段中激增的ＣＩＳＫ正反馈，使大气月亮潮汐风引起的热平流周期性弱信号输入，以强烈的凝结加热方式输出，达到足以调制罗斯贝波的程度．在充分考虑到长波辐射和摩檫耗散的情况下．动力学计算表明，上述调制波引起的涡度变化可达１０－５～１０－４ｓ－１．

关键词：月亮潮汐风 CISK凝结正反馈罗斯贝波热平流

一种基于温度历史和瞬态地温场模拟的剥露历史反演方法

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地球物理学报 2020年第5期63卷 2013-2023页

作者：唐苑田云涛中山大学地球科学与工程学院广州510275

根据低温热年代学数据,提取岩石从深部剥露到地表的信息,对理解诸多地质问题(如造山带演化、地表过程及其相互作用等)具有重要意义.本文提出一种基于岩石温度历史(可利用古温标、热年代计等方法制约),并考虑剥露过程对地温场扰动的剥露... 详细信息

根据低温热年代学数据,提取岩石从深部剥露到地表的信息,对理解诸多地质问题(如造山带演化、地表过程及其相互作用等)具有重要意义.本文提出一种基于岩石温度历史(可利用古温标、热年代计等方法制约),并考虑剥露过程对地温场扰动的剥露历史反演计算方法.基于假定的与真实数据的正反演模拟和参数敏感性分析表明:热扩散率的变化对剥蚀量计算影响不大,在常规岩石热扩散率变化范围内(20~35 km 2/Ma),总剥蚀量变化小于10%;传统计算方法低估了剥蚀总量,对于现今地温梯度小于20℃/km、冷却速率大于2~3℃/Ma,或现今地温梯度大于30℃/km、冷却速率大于5~10℃/Ma的地区,需要考虑热平流对剥蚀量计算的影响;匀速冷却的热历史指示剥蚀速率持续减小,而非匀速剥蚀.本文将该方法应用到龙门山南段和四川盆地,反演计算显示龙门山南段15 Ma以来的剥蚀总量为8 km,四川盆地中部80 Ma以来剥蚀总量约为3 km、东部约5 km.

关键词：剥露历史反演模拟低温热年代学热平流龙门山四川盆地

东海西北部中层冷水垂直热结构数值预报方法研究 Ⅱ.三维数值预报模式

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海洋学报 2002年第6期24卷 1-10页

作者：王宗山韩桂军廖启煜徐伯昌邹娥梅国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 国家海洋信息中心天津300171

根据含中层冷水海洋垂直热结构的特征 ,将其分为 4层 ,并考虑来自海面的热力和动力强迫因子、水层界面剪切应力和卷挟热交换、热平流、混合及地形影响等条件下 ,从原始动量、连续方程组及热传导方程出发 ,对整个海洋和各水层分别进行垂... 详细信息

根据含中层冷水海洋垂直热结构的特征 ,将其分为 4层 ,并考虑来自海面的热力和动力强迫因子、水层界面剪切应力和卷挟热交换、热平流、混合及地形影响等条件下 ,从原始动量、连续方程组及热传导方程出发 ,对整个海洋和各水层分别进行垂向积分 ,导出相应的描述风生界面起伏、各水层平均流场和温度场的闭合方程组 .当解得各水层的平均温度场Tk(k =1 ,2 ,3 ,4)后 ,根据Tk 与对应水层界面特征温度间的关系获得后者 ,最后通过水温剖面表达式获得含中层冷水海洋的三维热结构 .为了检验本模式的功能 ,以时效为 5d试报了 5月 1 5日研究海域的三维热结构 ,并将试报结果与实测值进行了比较 .结果表明 ,试报水温的均绝误差为 0 2 5℃ ,效果令人满意 .

关键词：卷挟热交换热平流三维热结构地形东海数值预报