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《第七次全国动力气象学术会议论文摘要》2009年
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海气不稳定耦合波的时空结构与气候年代际振荡

陆维松  张延宾  苏磊  邵海燕  陶丽  
【摘要】:本文从一个理想化的简单海-气相互作用方程组出发,引进新的海洋对大气加热函数,解析求出了海气耦合波解,并进一步讨论了中纬度地区不稳定海气耦合波的时空结构,结果表明: (1)海气相互作用可以产生一种不稳定耦合波,这种不稳定海气耦合波的e-折时间尺度随海气耦合系数增加出现极小值,而其周期随海气耦合系数的增加而增加。当不考虑深海对海洋混合层的影响时,e-折时间尺度极小值点对应最不稳定海气耦合波的周期是18a。(2)在海气不稳定耦合波的空间结构中,高层位相(大气流场不稳定波位相)超前于低层位相(海洋流场不稳定波位相),非常有利于不稳定的发生和发展。(3)在海气系统的振荡中,周期为18a的最不稳定海气耦合波的位相差为π/4,此时海气系统达最不稳定状态。(4)大气和海洋扰动振幅比值r随着风应力系数α的增大而减小,随着海洋加热系数η~2的增大而增大,r的大小取决于α和η~2的相对大小。大气扰动振幅可以大于海洋扰动振幅的情况,也可以小于海洋扰动振幅。(5)深海对海洋混合层的作用对于海气不稳定耦合波的空间结构整体影响很小,但对时间结构有所影响。最不稳定海气耦合波的周期随深海对海洋混合层作用的增加有增加趋势。当深海对海洋混合层的作用系数μ~2为0,0.5,1,1.5时,对应最不稳定海-气耦合波的周期分别是1 8a,23.2a,32.3a,53.7a。(6)在本文的海气耦合模式中,不稳定海气耦合波的位相差和振幅比理论是经典的大气准地转两层模式中上、下层斜压不稳定Rossby波的位相差和振幅比理论的新的发展。需要指出的是,本文利用简单海气耦合模型,从不稳定耦合波的时空结构这一角度进行了研究,虽然是在简化的框架下,但是对于了解整个海气系统的不稳定相互作用,揭示气候系统年代际振荡的成因,还是有一定的意义。不过由于海气系统本身是一个非常复杂的非线性系统,所以有必要针对更加复杂的耦合模式进行探讨,尤其对于耦合过程中海气相互作用的一些物理机制,值得进一步讨论和研究。

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