南太平洋大气和海洋年代际变化与冷空气关系的研究.pdfVIP

维普资讯 海 洋 湖 沼 通 报 2004焦 TransactionsofOceanologyandLimnology №4 文章编号：1003—6482(2004)04一OOl0—07 南太平洋大气和海洋年代际变化与 冷空气关系的研究 李江萍。孙即霖 (中国海洋大学物理海洋实验室，海洋大气相互作用与气候变化实验室 山东 青岛266003) 摘要：本文分析了美国国家环境预报中心和气象研究中心(NCEP／NCAR)1958—1997年的 月平均资料和海表面温度异常资料(JONES，1994)，发现南太平洋大气和海洋及赤道东太平 洋中存在明显的年代际时间尺度的变化，1972年以前，副热带海区大气旋度场与海表面温度 (SST)的变化同步，大气中的变化超前于海洋的变化；1972年以后到9O年代初．该海区大气 旋度场与海表面温度(SST)的变化趋势相反。研究发现南半球中低纬度之间热量的交换程 度与副热带海区年代际时间尺度的变化具有明显的关系，说明南半球大气热通量的经向输送 有可能是影响海洋年代际变化的原因之一。相关分析表明．对赤道东太平洋年代际变化的影 响海区在南太平洋副热带海区．主要位于南纬2O度和25度附近。 关键词：南半球；中、低纬度；冷空气交换；南太平洋；年代际时间尺度变化 中图分类号：P732．6；P723 文献标识码：A 1 引 言 在全球气候变化的研究中，赤道东太平洋的年际变化(ENSO事件)是气候系统变化最强 的信号之一。以埃尔尼诺／南方涛动为核心内容的大尺度海气相互作用研究已经持续了二十 多年，但到 目前为止，仍然没有研究清楚ENSO事件的变化规律。在过去几年对ENSO事件 的研究中，发现ENSO事件的发生除了具有2一l0年(平均3．6年)的准周期性变化以外，还 具有年代际时间尺度(10—20年左右)的变化规律。气候变化中的年代际时间尺度的变化原 因是如何引起的呢?目前主要存在三种理论上的解释。一种机制认为L1]：气候年代际变化与 副热带海区下沉海水与赤道上升流区形成的经向环流有关，而这种环流的变化可能与副热带 海水辐合下沉区(subduction)上空的冷空气活动存在着联系[2]，P．Chang等人的数值研究工 作表明口]，太平洋中的年代际时间尺度的变化可能与南太平洋中的经向环流有密切的关系。 他们的工作表明：南赤道流在南纬15度分流，其北面的部分沿着澳大利亚和新几内亚的南海 岸流动，随后沿新几内亚北海岸向北进入赤道地区。运用一个数据同化过程的循环模式，可以 看到南大洋这支向北的支流具有很好的的年代际变化。另一种机制则认为，在太平洋中水平 方向传播的行星尺度波动也可以在大洋中产生年代际时间尺度的变化，如L_wu[4]最近的数 ·基金项 目：国家 自然科学重点基金；教育部骨干教师项 目资助。 第一作者简介：李江萍，女，中国海洋大学气象系硕士生。 收稿 日期：2004—04—06 维普资讯 4期 南太平洋大气和海洋年代际变化与冷空气关系的研究 值实验都提出了类似的机制。第三种机制认为，层结海洋中的甚低频模态可能是引起气候年 代际变化的原因 一。在第一种机制中，副热带海区下沉海水的数量主要与两种作用有关：上层 海水的水平辐合和由于表面冷却作用产生的穿越等密度面的运动。这篇文章的目的在于通过 对NCEP／NCARl958—1997年的月平均资料和海表面温度异常资料(JONES，1994)的分析， 找出与这两种作用有关的各物理量的变化特征，讨论是否存在第一种机制中提出的年代际变 化。由于副热带海区上空的冷空气主要来自高纬度，因此，如果该机制在实际气候系统中存在 的话，则副热带海洋中应当同样存在年代际时间尺度的变化。相应的大气系统中的变化也应 当存在年代际时间尺度的变化。对应的高纬度冷空气的活动也应具有类似时间尺度的变化和 相应要素场的空间分布。 2 数据处理及分析