东中国海波候对局地气候变化的响应研究

论文摘要

波候研究对于解释全球气候变化的内在物理机制,理解全球气候变化后人们的生产、生活环境由此而产生的相关变化都具有重要的现实意义。本文利用了欧洲中尺度气象中心（ECMWF）所提供的最新的近45年（1957-2002）全球同化资料集,该资料集提供每天4次天气尺度的环境要素信息。本研究从中提取海面矢量风场信息,并以此来驱动第三代海洋波浪模式WAVEWATCH-III v2.22,从而构建了历时45年的西北太平洋地区的波候资料。使用日本气象厅（Japan Meteorological Agency）所提供的B22001号浮标的实地观测资料,以及美国的TOPEX/POSEIDON卫星高度计资料对本研究通过数值模拟所获取的波候资料进行验证,发现通过这一方法所重建的历史波候资料完全满足对东中国海波候状况进行分析的精度要求。通过参考前人的研究成果,本研究所获取的波候时间序列满足对气候问题进行评估时所必需的数据序列一致性的基本要求,可以用于长时间序列的分析。运用经验正交函数（empirical orthogonal function,EOF）分析方法,本研究提取了东中国海地区的极值波高的分布特征。根据分析结果,本研究将时间序列分成“1977年前”和“1977年后”两段,并据此比较两段的变化特征。研究发现,东中国海北部地区（黄海）的极值波高在最近45年内存在缓慢的衰减现象,导致这一现象的原因主要是由于该地区的东亚夏季风正在慢慢减弱。而东中国海南部的极值波高在最近45年内则存在增强的现象,这主要是由于活跃在西北太平洋上的热带气旋正在慢慢加强,由于这些热带气旋所产生的涌浪对东中国近海的影响也在慢慢加深。通过将本研究的研究成果和前人的成果进行对比,我们不难发现:西北太平洋地区热带气旋活动的增强已经是一个比较普遍接受的事实,而这一变化对东中国近海所能构成的影响范围足以影响到整个东中国海的中南部地区。而东亚季风减弱对东中国海波候所造成的影响,也从另一个角度提示我们,从能量的角度重新审视全球气候变化的内在物理机制或许是非常必要的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 开展海洋气候态波动环境研究的背景和意义
• 1.1.1 军事、政治意义
• 1.1.2 工程应用意义
• 1.1.3 科学研究意义
• 1.2 目前主要的相关研究对象
• 1.2.1 受关注的海区
• 1.2.2 受关注的相关现象
• 1.2.3 受关注的人为因素
• 1.3 目前主要的研究技术手段和相关进展
• 1.4 目前研究的困难所在
• 1.5 当前可行的研究技术路线
• 1.6 本论文工作介绍
• 第二章 研究海区简介
• 2.1 地理概况
• 2.2 大气环流
• 2.3 热带气旋
• 第三章 浮标观测资料分析
• 3.1 有效波高
• 3.1.1 月平均有效波高变化趋势
• 3.1.2 简要分析
• 3.2 海面风速
• 3.2.1 月平均海面风速变化趋势
• 3.2.2 简要分析
• 第四章 数值模式分析
• 4.1 观测及同化资料
• 4.1.1 浮标验证资料
• 4.1.2 ERA-40 同化风场资料
• 4.1.3 TOPEX/POSEIDON 卫星高度计资料
• 4.2 波候模拟过程
• 4.2.1 模型设置
• 4.2.2 模式结果的验证
• 4.2.3 夏季、极值的定义
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 西北太平洋地区整体极值分布特征
• 4.3.2 东中国海地区的极值分布特征
• 4.3.3 东中国海Htop10和Wtop10的变异特征
• 4.3.4 东中国海与西北太平洋其他区域的对比分析
• 4.3.5 研究中可能存在的“不一致性”
• 4.3.6 ERA-40 刻画极值海况的性能
• 第五章 讨论及结语
• 5.1 讨论
• 5.2 主要结论
• 5.3 研究展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢