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热带中东太平洋ENSO通过“大气桥”过程,与热带印度洋海盆(IOB)尺度海温的年际变化密切关联,IOB冷/暖海温变率总是滞后冷/暖ENSO峰值大约1-2个季节,在春季月份最大。近几十年的观测资料证实,IOB海温具有显著的增暖趋势,而ENSO本身并不存在显著的长期变化趋势,IOB的长期增暖趋势被认为是与人类活动引起的全球变暖有关。尽管如此,有证据显示ENSO具有显著的年代际变化特征,与此同时,热带印度洋海温也呈现出显著的年代际变化。关于热带印度洋海温年代际变化的时空特征,及其与ENSO年代际变化的可能联系,目前尚缺乏一致的认识。针对该问题的相关研究不仅有助于理解热带印度洋海温年代际变化的特征和原因,也将对进一步认识ENSO与印度洋海温异常的联系有重要科学意义。
本论文利用多套再分析资料、卫星观测资料和海气通量资料,通过多种统计分析方法,系统分析热带印度洋海盆尺度海温的多时间尺度变化特征发现,叠加在IOB海温长期增暖趋势之上,IOB海温呈现显著的年代际变化,特别是在1970s前后,IOB海温发生了最为显著的年代际增暖,而且增暖幅度在夏季月份最大。研究发现,与1970s前相比,1970s之后ENSO事件的持续时间显著延长,与此同时,ENSO与IOB海温异常之间的最大相关也从春季突变到了夏季。更重要的是,ENSO事件持续时间的年代际延长主要表现在El Ni(n)o事件上,La Ni(n)a事件并不存在显著的持续时间延长,ENSO正负事件年代际变化的这种不对称性,正好有利于ENSO在夏季IOB产生增暖效应。初步估计表明,ENSO年代际变化对1970s前后IOB海温年代际增暖的贡献约占其年平均增暖量的1/4。
诊断分析ENSO年代际变化影响1970s前后IOB海温年代际增暖的物理过程和机制。结果表明,与1970s前后ENSO年代际变化相联系,热带太平洋—印度洋上的“大气桥”过程发生了显著的年代际变化。ENSO引起的异常纬向Walker环流和侧向季风环流在1970s之后都有所增强,使得印度尼西亚和西太平洋区域的下沉气流和异常高压从春季到夏季持续偏强,有利于IOB海温年代际增暖。分析海洋表面物理过程发现,在IOB的大部分区域,短波辐射通量和潜热通量的增强,对海温的年代际增暖起主导作用;在热带南印度洋5°-15°S海区,海洋Rossby波过程的年代际变化对增暖起主要作用。从而证实了ENSO年代际变化所导致的与“大气桥”过程有关的物理过程的年代际变化,的确是导致1970s前后IOB海温夏季增暖的重要原因。