印尼贯穿流在热带印太气候季节到年际变化中的作用

【摘要】印尼贯穿流（IndonesiaThroughflow，ITF）是全球唯一的低纬洋间流，是大洋热盐环流的重要组成部分，其在热带甚至全球气候系统的变化中起着重要的作用。本文将主要关注于ITF平均态及其季节与年际变化在热带印太气候变化中的作用。具体分为如下两个部分。第一部分使用统计分析，评估CMIP5气候耦合模式在模拟热带印度洋—太平洋之间滞后遥相关关系的技能和缺陷。最近的研究和表明，ITF的年际变化是影响热带太平洋和印度洋气候变化的重要海洋信号通道。对观测资料的滞后相关分析显示，自上世纪90年代以来，印度洋偶极子（IndianOceanDipole，IOD）事件和滞后一年太平洋ENSO事件之间具有显著的遥相关关系，这表明IOD异常可以作为有效的预报因子，使得ENSO的模拟及预报时效达到一年以上。在分析了由CMIP5提供的FGOALS-g2气候耦合模式长期历史模拟（historicalsimulation）资料中热带印太海盆海洋及大气异常的滞后相关关系的基础上，发现FGOALS-g2气候耦合模式较好的体现了观测的海洋通道动力过程，但是与观测相对比，该耦合模式模拟的大气桥过程存在重大缺陷。这一缺陷削弱了热带东南印度洋秋季SSTA与次年秋季赤道太平洋冷舌SSTA之间的显著相关关系，从而降低了FGOALS-g2对ENSO的模拟和预报能力。进一步的分析发现，在观测中，热带印度洋IOD异常和热带太平洋ENSO异常之间滞后一年的遥相关关系存在13年左右的年代际振荡；并且在这种年代际振荡关系中，热带东南印度洋秋季海表温度异常（SeaSurfaceTemperatureAnomalies，SSTA）与次年秋季Nio3.4指数之间的相关，和赤道西太平洋秋季表面纬向风异常（SurfaceZonalWindAnomalies，SZWA）与次年秋季Nio3.4指数之间的相关呈现交替出现显著相关关系的现象，即海洋通道和大气桥过程之间呈反位相变化。本文选择了23个CMIP5气候耦合模式，分析了其长期历史模拟结果，对这些气候耦合模式模拟IOD-ENSO滞后一年遥相关关系的能力进行了评估。其中，正位相期间（热带东南印度洋秋季SSTA与次年秋季Nio3.4为显著正相关）的合成分析表明，大部分CMIP5气候耦合模式均能够较好的模拟热带印度洋海洋异常和热带太平洋ENSO异常之间滞后一年的相关关系；但是在负位相期间（热带东南印度洋秋季SSTA与次年秋季Nio3.4之间的相关很弱或为负），合成分析表明，大部分CMIP5气候耦合模式不能模拟观测中赤道西太平洋秋季SZWA与次年秋季赤道太平洋冷舌SSTA之间的显著正相关关系。通过这些评估分析，我们判断，多数CMIP5气候耦合模式在模拟热带印度洋—太平洋之间滞后遥相关关系的年代际振荡方面存在缺陷，这主要体现为对大气桥过程模拟的不足，包括正位相期间赤道西太平洋秋季SZWA与次年秋季冷舌SSTA/SSHA之间的虚假显著相关关系，以及负位相期间，赤道西太平洋秋季SZWA与滞后一年的太平洋ENSO之间不存在显著的遥相关关系。第二部分通过数值实验，研究ITF平均态、季节和年际变化对热带印太气候的影响。已有研究证实，ITF的存在对热带印太海温分布及气候年际变化有着显著地影响，但是这些研究都是通过封闭印尼海地形的数值实验方法完成的。ITF封闭后的海洋平均态发生变化，因此无法研究ITF的季节和年际变化在热带印太气候系统中的作用。本文利用两层半约化重力海洋模式与大气环流模式相耦合，采用ITF松弛的数值实验方法，在控制实验（CTRL）的基础上，将ITF分别松弛至零（EXP1），CTRL年平均（EXP2）和CTRL月平均气候态（EXP3），讨论了ITF平均态以及季节和年际变化对热带印太气候的影响。EXP2与EXP1之差即代表ITF平均态对热带印太气候的影响。结果发现，ITF输送大幅减弱的情况下，赤道太平洋SST升高，赤道外西太平洋SST降低；由于ITF所输送的西太平洋向印度洋的暖水大幅减少，东印度洋SST下降。此外，ITF大幅减弱后，赤道太平洋温跃层纬向梯度减小，大气Walker环流减弱，西太平洋暖池热量蓄积时间因此增加，导致热带太平洋气候年际振荡周期变长。EXP3与EXP2之差即代表了ITF季节变化对热带印太气候变化产生的影响。结果显示，ITF的季节变化赤道东印度洋和西太平洋分别产生季节性温跃层异常，激发印度洋赤道外Rossby波西传，以及太平洋赤道Kelvin波东传，并在大洋边界处反射。在赤道太平洋，赤道Kelvin波和赤道外Rossby波（由Kelvin波在东边界反射形成）引起赤道中太平洋纬向平流异常，驱动西太平洋暖池东边界纬向运移，影响赤道中太平洋SST的季节变化。CTRL与EXP3之差即代表了ITF年际异常所产生的影响。结果显示，ITF的年际变化在赤道印度洋和太平洋分别产生温跃层年际异常信号，激发热带印度洋和太平洋的赤道波动，在赤道太平洋，通过平流—反射过程，影响赤道太平洋气候年际变化。海气耦合数值实验证明，ITF的变化影响热带印太温跃层变化以及纬向平流输送，进而影响热带印太气候平均态、季节变化和年际变化。正确模拟ITF及其海洋信号通道机制是提高对热带印太气候变化模拟能力的必要前提，也是增强对热带印太气候变化理解的重要途径。
【作者】徐腾飞；
【导师】袁东亮；
【作者基本信息】中国科学院研究生院（海洋研究所），物理海洋学，2014，博士
【关键词】印尼贯穿流；印度洋偶极子；ENSO；海洋通道；大气桥；IOD-ENSO滞后遥相关；CMIP5；

【参考文献】
[1]徐兆寿.当代西部文学中的民间文化书写[D].复旦大学,中国现当代文学,2013,博士.
[2]胡金霞.文学自由的乌托邦：网络时代的文字书写[D].河北师范大学,文艺学,2012,硕士.
[3]孙静.中欧贸易摩擦的影响和对策分析[D].外交学院,国际关系,2014,硕士.
[4]段文彬.《三國志平話》複音詞研究[D].西北大学,漢語言文字學,2014,硕士.
[5]魏丽.服装连锁企业电子商务系统概要设计和评价研究[D].江苏科技大学,工业工程（专业学位）,2013,硕士.
[6]方星.大豆悬浮细胞培养及作为外源基因转化受体的研究[D].苏州大学,遗传学,2014,硕士.
[7]秦勤.民事诉讼准备程序研究[D].河南大学,诉讼法学,2004,硕士.
[8]汤波.基于低碳理念的长沙市西湖文化园规划设计[D].中南林业科技大学,林业,2012,硕士.
[9]杨国坤.一种反激式电源管理芯片的研究与设计[D].沈阳工业大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[10]杨瑾.男性美术作品中的女性主义意识[D].渤海大学,美术学,2013,硕士.
[11]谢红霞.基于组件式GIS的环境管理信息系统开发[D].浙江大学,环境工程,2004,硕士.
[12]鞠一方.违约损害赔偿中的可预见性规则[D].大连海事大学,民商法,2014,硕士.
[13]刘莹.晚清民国时期山西票号经由期刊的传播及特点研究[D].西北大学,传播学,2014,硕士.
[14]赵新建.我国创业板上市公司股权激励问题研究[D].山东财经大学,会计学,2012,硕士.
[15]陈铭.高校教育资金监管问题研究[D].首都经济贸易大学,会计学,2014,硕士.
[16]董蕾.分立与契合：计划生育政策与“新农保”政策的关系研究[D].广西师范大学,社会保障,2013,硕士.
[17]曹洪娟.幼儿教师专业发展的有效途径：个人知识管理[D].山东师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[18]连荷清.人体运动捕获数据的检索方法研究[D].南京理工大学,模式识别与智能技术,2013,硕士.
[19]韩自奋,陈启卷.考虑约束的风电调度模式[J].电力系统自动化,2010,02:89-92.
[20]赵青.应用硫酸软骨素保存角膜行穿透性角膜移植效果观察[D].辽宁医学院,眼科学,2012,硕士.
[21]沈志渔,刘兴国,周小虎.基于社会责任的国有企业改革研究[J].中国工业经济,2008,09:141-149.
[22]杨琳.基于Petri网废旧家电产品拆卸与回收工艺研究[D].苏州大学,机械电子工程,2013,硕士.
[23]佟为明,梁建权,卢雷,金显吉.基于节点信任值的WSNs入侵检测方案[J].系统工程与电子技术.
[24]王文锋,闻映红,孟东林.1～2GHz可计算偶极子天线的研制[J].现代电子技术,2015,05:68-70.
[25]傅越千.网络数字音频公共广播技术的研究与应用[D].浙江工业大学,2009.
[26]王婧瑜.《经理人汉语商务篇》与《新编剑桥商务英语高级》的比较研究[D].上海外国语大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[27]颜怀国.吉林省玉米和大豆地大型土壤动物多样性研究[D].吉林大学,种植,2012,硕士.
[28]吴维明.导电高分子聚吡咯传感器研究[D].浙江大学,生物医学工程,2004,硕士.
[29]宋江春,沈钧毅.基于CORBA的分布式Web挖掘系统的设计与实现[J].计算机应用与软件,2005,10:107-108.
[30]王文若.海上移动钻井平台水消防系统设计[D].大连海事大学,船舶与海洋工程,2013,硕士.
[31]孙巍.公安机关执法规范化建设探析与思考[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[32]霍志静.异质的形态与同质的逻辑[D].清华大学,传播学,2003,硕士.
[33]邢飞.全内反射下石墨烯的光学性质及应用[D].南开大学,2014.
[34]高树艳.试题权重未知条件下能力的加权估计方法[D].东北师范大学,应用数学,2012,硕士.
[35]王景.绍兴历史城市人居环境山水境域营造智慧研究[D].西安建筑科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[36]孙宝宁.Java手机技术及其实例研究[D].大连理工大学,计算机科学与技术,2003,硕士.
[37]卫涛敏.冬季寒冷条件下太阳能—空气源热泵热水器的数值模拟[D].兰州理工大学,热能工程,2013,硕士.
[38]陈凯.泰伦公司成本管理系统设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[39]姚婷.计算机字库中单个字体的著作权保护[D].西南政法大学,知识产权法（专业学位）,2012,硕士.
[40]刘红艳.读者意识培养对中国大学生应用文写作的影响[D].兰州大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[41]李亮.庄子“忘我”思想与怀素草书研究[D].山西师范大学,美术学,2013,硕士.
[42]李新年,陈树勇,庞广恒,雷霄,刘耀,王晶芳.华东多直流馈入系统换相失败预防和自动恢复能力的优化[J].电力系统自动化,2015,06:134-140.
[43]韩晓红.状态方程混合规则及混合制冷剂相平衡研究[D].浙江大学,2005.
[44]张飞云,彭小晖,李长福.软件可靠性测试充分性工程技术研究[J].质量与可靠性.2003(05)
[45]张希双.无机碱催化天然磷脂酯交换反应制备L-α-甘油磷脂酰胆碱（L-α-GPC）的研究[D].西北大学,化学工程,2014,硕士.
[46]潘国锋.水质总氮光谱检测建模方法研究[D].江南大学,控制理论与控制工程,2014,博士.
[47]戴正升.超低空空投重装货物出舱过程飞行控制技术研究[D].南京航空航天大学,控制理论与控制工程,2012,硕士.
[48]蔡文婷.政府投资项目后评价指标体系及评价方法研究[D].沈阳建筑大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[49]陆勇.中房合肥公司项目开发策略研究[D].西安理工大学,工商管理,2003,硕士.
[50]邓江涛.桥梁船撞作用及对行车安全性影响研究[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.