末次盛冰期热带表层海水温度对itcz与夏季风影响数值模拟

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1、同济大学海洋与地球科学学院硕士学位论文末次盛冰期热带表层海水温度对ITCZ与夏季风影响的数值模拟姓名：王跃申请学位级别：硕士专业：海洋地质指导教师：翦知湣20090301摘要地质历史中，地球轨道参数变化主导着低纬太阳辐射量和热带表层海水温度(SST)的分布与变化，而热带辐合带(ITCZ)和夏季风则受到SST梯度和分布格局的控制，是热带大气对低纬太阳辐射和SST异常强迫的响应。末次盛冰期(LGM)时期热带SST的重建存在很大不确定性：CLIMAP(Climate：Long-rangeInvestigation，Mapping，andPrediction)计划

2、于1976和1981年的重建不断受到后续研究的挑战。虽然这些新的热带SST重建资料本身仍存在很大差别与分歧，但至少为LGM时期热带SST的变化幅度和分布格局提供了大量新的数据支撑。本论文收集了三套不同区域的浮游有孔虫转换函数重建SST：(1)Wang(1999)的热带西太平洋SST重建；(2)Mix等(1999)的赤道东太平洋和热带大西洋SST重建；(3)MARGO(Multiproxyapproachforthereconstructionoftheglacialoceansurface)计划(2004)的全球热带SST重建。然后将其内嵌到CLII姒P全

3、球SST中，作为CAM3大气环流模式的边界条件，研究冰期条件下不同的SST分布格局对ITCZ和夏季风的影响，以揭示古气候数值模拟中由SST边界条件导致的气候不确定性。本论文还用CCSM3海气耦合模式输出的SST和海冰资料驱动CAM3，将其结果等效于海气耦合模式模拟进行研究。本研究主要结论如下：(1)LGM控制试验与现代控制试验对比表明：LGM时期边界条件的变化(冰盖、地形、海陆分布、大气温室气体浓度、SST和海冰、轨道参数)导致热带夏季风和ITCZ降雨相对于现代普遍减少，特别是印度、东亚和澳洲的夏季风降雨、北半球冬季热带西太平洋一东南亚ITCZ降雨、南海年

4、平均降雨均显著减少。(2)在控制试验对比基础上，本论文研究了不同区域和空间尺度上热带SST变化(相对于LGM控制试验)对ITCZ和夏季风的影响。除局地影响外，暖池外热带SST区域异常(赤道东太平洋和热带大西洋)导致冬季新几内亚以东的热带南太平洋ITCZ对流降雨增强，婆罗洲和菲律宾区域对流降雨减少。热带西太平洋SST变化导致菲律宾以东的热带西北太平洋降雨显著减少，新几内亚以东热带西太平洋ITCZ降雨、东亚热带和副热带夏季风降雨均显著增强，南海降雨冬季减少而夏季增强(年平均变化微弱)。由于区域相距较远，热带西太平洋SST异常对局地ITCZ和夏季风环流及降雨的影

5、响可以线性叠加到暖池外热带SST变化的影响上。这说明区域SST异常很大程度决定了ITCZ和夏摘要季风的局地响应。(3)与CLLMAP重建SST模拟结果相比，MARGO计划重建的全球范围热带SST异常导致ITCZ和夏季风降雨剧烈变化：阿拉伯半岛和赤道印度洋夏季ITCZ降雨、菲律宾以东的热带西北太平洋和副热带南太平洋全年降雨均剧烈减少；新几内亚以东赤道西太平洋ITCZ降雨、印度夏季风、东亚热带．副热带夏季风降雨均剧烈增加；南海南部年平均降雨增加很小，南海北部则增加2．31ram／day。这些降雨变化大部分都减弱了CLIMAP与现代控制试验之间的差值趋势，甚至在

6、相当多热带区域中两个SST重建方案相对于现代的降雨变化趋势完全相反，说明全球范围热带SST变化的影响足以与冰盖、海陆分布和温室气体浓度等冰期边界条件影响相当，特别是对ITCZ和夏季风格局有决定作用。(4)海气耦合模式输出SST和海冰驱动的大气环流模拟(b30．104wLGM试验)表明：在相当部分区域中，年平均表层大气温度相对于现代变冷幅度与古海洋和古环境替代指标比较接近。这是由于CCSM3模拟的赤道太平洋SST与Mg／Ca和UK37估计的SST差值小于有孔虫转换函数差值，相比之下更为可靠。模拟得到赤道西太平洋ITCZ降雨增强，两侧副热带太平洋降雨减少，这与

7、CLIMAP减去现代的趋势截然相反，却和WangOSULGM、MARGOLGM的结果类似，进一步证明试验结果的稳健性。(5)上述热带SST变化试验表明，冰期边界条件下，不管由何原因产生的热带SST幅度或分布格局变化，均可以通过热带对流的放大作用导致低纬ITCZ和夏季风及相关大气环流的极大变化。而各试验所用SST与最新的古海洋重建资料(Mg／Ca与UK37)比较表明：目前仍没有任何一种古海洋替代指标可以很好地界定LGM时期SST的分布状态，特别是其季节变化；也无法判断究竟何种古温度替代指标更好地指示了热带古温度。这就为冰期内部或冰消期的快速气候变化提供了一个

8、除高纬冰盖和温盐环流驱动之外的可选机制，且这种热带驱动机制的合理性