不同厄尔尼诺事件期间风对热带太平洋海平面变化的影响

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本文利用海平面异常、海水温度和风场数据,区分了两种分布型厄尔尼诺事件期间,热带太平洋海平面年际变化特征和规律;采用物理模型定量估计了菲律宾以东海域风场对海平面变化的贡献;在此基础上,结合ROMS模式,探讨了风影响热带太平洋海平面年际变化的机理。热带太平洋海平面具有显著的年际变化特征,变化显著的区域位于西太暖池区与热带东太平洋。周期为30个月(准两年)和52个月的年际变化最为显著。准两年振荡的显著区位于菲律宾以东海域和整个赤道太平洋;52个月振荡则主要位于菲律宾和新几内亚岛以东海域,以及赤道东太平洋。过去的60年里共发生了21次厄尔尼诺事件,其中包括11次东太平洋型(东太型)厄尔尼诺事件,以及10次中太平洋型(中太型)厄尔尼诺事件。每个年代都有中太型事件发生,近二十年,中太型厄尔尼诺事件较东太型事件频繁发生,且强度变化不大。不同厄尔尼诺事件期间的海平面变化特征差异显著。中太型事件期间,热带太平洋海平面呈梭子型变化,赤道中太平洋海平面升高,较东太型时期升高9cm;在东太型事件期间,海平面变化呈东高西低的跷跷板型,西太暖池区海平面下降,东太平洋海平面升高,整个太平洋海盆的海平面倾斜可达46cm。中太型和东太型事件期间的海平面变化规律明显不同。中太型事件的海平面演变特征主要体现在两个关键区:菲律宾以东海域海平面为负异常,鼎盛阶段海平面负异常达到最大;赤道中太平洋海平面正异常显著,在鼎盛阶段达到最大。东太型事件期间海平面演变主要体现在以下三个关键区:西太暖池北侧——菲律宾以东海域,海平面为负异常逐渐减小,呈上升趋势;暖池南侧——南太平洋辐合带海平面负异常逐渐增大,下降趋势显著;而赤道东太平洋海平面正异常逐渐减弱,海平面呈下降趋势。区域海平面变化受大气风场年际尺度变化的影响,两种事件期间的风场差异是引起同期海平面年际变化的重要因素。中太型厄尔尼诺事件期间,赤道中太平洋风场辐聚,温跃层加深,海洋层化加强,垂直运动减弱。有利于同期上层海洋热含量正异常的维持,海平面上升。而菲律宾以东海域风场辐散,海洋层化减弱,垂直运动加强,加剧了次表层与表层的热量交换,海水冷异常显著,海平面下降。与中太型事件明显不同,东太型厄尔尼诺事件期间,风场的辐聚区主要位于赤道东太平洋海域,该海区海平面上升;而风场辐散区主要位于西太暖池区,该海区海平面下降。两种事件期间风场通过Ekman效应和Rossby波效应对菲律宾以东海平面的变化的贡献不同。中太型事件期间,风场通过Rossby波效应对海平面变化的贡献持续存在,量值在35%。东太型事件期间,该效应的贡献范围随着事件的演变逐渐向西北退去,量值鼎盛期到达最大,变动范围在43-53%。局地Ekman效应的贡献随两种事件的演变逐渐较小,到中太型事件衰落时期,风场仍有贡献,而东太事件的这一时期,Ekman效应对海平面变化几乎无贡献。两种事件期间,海面风场通过Rossby波效应对海平面变化的贡献比局地Ekman效应显著。数值模拟结果表明,风场是影响海平面变化的重要因素,且区域特征显著,特别是在东太型事件期间。东太型事件期间,风场是影响海平面变化的主要因素,不同阶段,其影响均有40-60%,在暖池区的发展阶段这一影响最大。中太型事件期间,风场对海平面变化有贡献,这一贡献主要体现在鼎盛和衰落阶段的菲律宾以东海区,平均贡献可达37%。
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