波浪輸運過程對海溫異常的影響.pdf

1、波浪是海洋微小尺度運動的典型過程，也是海-氣界面上的一種重要運動形式。由于波浪的持續(xù)性，它會對上層海洋產生難以置信的影響。波浪過程主要包括波-流相互作用、波浪破碎、近岸波的反射和繞射、波浪誘導的水體輸運及波浪的攪拌混合作用等。本文主要研究了波浪誘導的大尺度水體輸運與赤道東太平洋海表面溫度異常的關系和波浪輸運通量剩余量對上層海洋影響的數值研究，分別采用了數據分析和數值實驗的研究方法，并且使用了多種數據統(tǒng)計手段，主要包括EOF分解、帶通濾波

2、、相關分析、誤差分析、傅立葉變換等。
　　南、北西風帶海域的平均波向為西向，熱帶海域為東向，南太平洋東岸的波向全年保持西南-東北方向，并以涌浪占優(yōu)，波浪輸運方向與平均波向一致。波浪輸運量的東-西分量主要呈帶狀分布，輸運量在西風帶海域最大，最大值出現在南印度洋，中低緯度海區(qū)的輸運量相對較小。波浪輸運南-北分量主要表現為北向輸運的特征，南半球為向赤道輸運，北半球為離赤道輸運，并且在南半球的大洋東邊界有明顯的東向強化現象。波浪輸運與Ek

3、man輸運的量級可比擬。在南北西風帶海區(qū)，二者輸運量接近，但波浪輸運以東-西輸運為主，而Ekman輸運的南-北分量較大。中低緯度海區(qū)，Ekman輸運量最大，方向以向南或向北的高緯度輸運為主。對于我們比較關注的赤道東太平洋而言，由于波浪常年保持向赤道的正輸運，其年輸運量的貢獻大于Ekman輸運。波浪誘導的水體輸運主要通過兩條主要路徑影響赤道東太平洋的SST異常，一是，沿赤道的東-西向水體輸運;二是，沿大洋東岸的南-北向水體輸運。通過經驗正

4、交分解的方法分析了熱帶太平洋和南大洋的波浪輸運量的時空特征，及振蕩的主周期。分析發(fā)現:熱帶太平洋和南大洋的波浪輸運的距平都存在東向傳輸的特點，其主要模態(tài)的變化周期為5.2、3.7、2.45年，這與赤道東太平洋SST異常的振蕩周期相同。由此說明，這兩個海區(qū)的波浪輸運異常與赤道東太平洋SST異常存在密切的關系。
　　以Nino3指數作為赤道東太平洋海表面溫度異常變化的指標，將SST異常高于0.5℃并且持續(xù)6個月以上定義為暖事件，SST

5、異常低于-0.5℃并且持續(xù)6個月以上定義為冷事件。暖事件中，春季型和夏季型沿赤道的波浪輸運主要呈西向異常，即赤道東太平洋的暖異常爆發(fā)前，波浪輸運持續(xù)向東輸運暖水。而大洋東岸的波浪輸運在春季型中貢獻的冷水呈負異常，在夏季型中貢獻的冷水呈正異常，即輸運的冷水增多。冷事件中，夏季型沿赤道的波浪輸運主要呈東向異常，即向東輸運的暖水少于正常值，而大洋東岸的北向波浪輸運則為強的正異常，即由高緯度向赤道輸運的冷水增多，這兩條途徑的水體輸運為冷事件的爆

6、發(fā)準備了條件。未發(fā)生型中，沿赤道的波浪輸運仍延續(xù)著暖事件中的西向異常，但沒有明顯的輸運特征，北向的波浪輸運則呈現明顯的負異常，即輸運的冷水低于正常值，這一過程一定程度上抑制了冷事件的爆發(fā)。通過Stokes熱輸運的計算，進一步說明了波浪誘導的大尺度水體輸運對赤道東太平洋SST異常變化的貢獻。二者相關關系顯示:沿赤道的波浪輸運超前于SST異常6個月，大洋東岸波浪輸運超前于SST異常15-20個月時，二者的相關系數最大。作為水體輸運的重要部分

7、，波浪輸運對赤道東太平洋SST異常的影響不可忽略。
　　波浪輸運通量剩余量是影響上層海洋的重要機制之一。本文首先通過對比KPP方案的上邊界層深度，揭示了KPP參數化方案低估了垂向擴散系數，未包含波浪過程的影響;然后將波浪輸運通量剩余量的參數化方案包含到KPP方案中，設置控制實驗及若干組敏感性實驗，通過數值結果的分析顯示:考慮波浪輸運通量剩余量過程對上層海洋的作用后，有效改善了模式對海表溫度模擬過高的問題。在垂直結構上，敏感實驗的2