热带印度洋偶极子异常环流结构的数值模拟.pdf

热带印度洋偶极子异常环流结构的数值模拟 李东辉1,2 张铭2 谭言科2 1)(中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 北京 100029) 2) 解放军理工大学气象学院( 南京 211101) 摘 要 对中国科学院大气物理研究所 IAP大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 LASG发展的第三代海 洋模式 L30T63 OGCM进行改进 分析该模式1959年1月 1998年12月的40年积分结果 以此研究热带印度洋偶极 子发生 发展和消亡阶段的异常环流结构特征 对数值模拟结果的分析表明 赤道印度洋表面异常东风引起的异常环流 结构是偶极子发生 发展的主要动力学原因 其表面异常东风转换为异常西风所引起的异常环流结构调整是偶极子消亡 的主要动力学原因 垂直输送作用是热带印度洋次表层海温偶极子模态发生和演变的主要物理机制 关键词 热带印度洋偶极子 海洋环流模式 海温距平 1引言 1 2 Webster等 Saji等 根据海表温度距平分析的结果 指出赤道印度洋存在偶极子模态 Yu等 3 发现 1997-1998年的观测资料不仅揭示了热带印度洋的偶极子模态 还揭示了整个海盆尺度的增暖 4 5 李崇银等 对印度洋海温偶极子也进行了研究 并讨论了它对气候的影响 谭言科等 细致地分析了 6 印度洋海温的变化特征 将印度洋偶极子的形成分为两种类型 Saji等 必威体育精装版研究发现 印度洋海温 的变化存在气候趋势 年代际变化 海盆尺度的年际振荡和偶极子等多种异常信号 他们的结果再次表 明印度洋偶极子的存在 而且是与ENSO独立的信号 上述研究结果表明 印度洋偶极子形成的原因是多方面的 既有动力作用 也有热力作用 是热带 印度洋海洋和大气之间相互作用的一个表现 但是海洋中的哪些物理过程导致了偶极子期间海温的变 化 目前研究的还不够深入 本文利用改进的大洋环流模式模拟出热带印度洋偶极子模态 利用数值模 式结果讨论偶极子期间的异常环流结构 以期对印度洋偶极子形成和演变的机制进行探讨 2海洋环流模式介绍 本文采用的数值模式是在中国科学院大气物理研究所 IAP大气科学和地球流体力学数值模拟国 7 家重点实验室 LASG发展的第三代海洋模式 L30T63 OGCM的基础上进行改进 将L30T63海洋模 式纬向网格加密到 1.5 经向网格加密到 1 保持垂直分辨率不变 由于原模式将北极作为一个孤 岛来处理 海冰模式只是一个简单的热力学海冰模式 因此模式在北冰洋的计算并不理想 因此改进的 模式暂不考虑北冰洋 北边界取到65N 南边界取到68S 这样只有北冰洋和一小部分边缘海没有 包含在内 在南北边界速度取刚壁边界条件 温 盐取法向导数为0 由于改进的模式中不包括高纬海 流的计算 L30T63海洋模式原有的经向付氏滤波在改进的模式中没有用到 出于气候研究的考虑 改进的模式将重点放在热带上层环流的模拟 这样带来了一个需要进一步 8 思考的问题 边界条件是否会影响到热带上层环流的模拟 对于这一问题 刘海龙 进行了对比试验 对L30T63海洋模式北边界取到65N 模式积分 1000年 所得结果与原来全球模式积分结果比较 从 资助课题 大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室开放课题资助 作者简介 李东辉 1973 男 工程师 博士 主要从事热带海气相互作用和物理海洋数值计算研究 Tel. 025 E-mail lidonghui73@ - 1 - 经圈流函数来看 两个试验的主要差别在深层以及高纬度海洋 热带上层环流差别不明显 更进一步比 较赤道上的温度结构发现 两者的等温线几乎重合 差别很小 因此 可以认为高纬度侧边界条件对于 热带上层的