探討西北太平洋海溫變化在聖嬰時期的動力與熱力過程

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Title:	探討西北太平洋海溫變化在聖嬰時期的動力與熱力過程 Relative role of dynamic and thermodynamic processes in the WNP during El Niño development:An OGCM study
Authors:	康申
Contributors:	地學研究所大氣科學組
Keywords:	溫躍層東太平洋聖嬰中太平洋聖嬰洋流平流項 Thermocline Variation Eastern-Picific El Nino Central-Picific El Nino
Date:	2016-06
Issue Date:	2016-08-15 14:15:27 (UTC+8)
Abstract:	海表面溫度(SST)的分布為海氣交互作用重要的變數之一。過去的文獻指出，熱帶太平洋躍溫層深度的特徵與變異在季節到年際的時間尺度內，會影響海表面溫度的變化。受到赤道東風的影響，熱帶太平洋躍溫層的平均狀態在垂直上呈現西低東高的結構。然而在東太平洋聖嬰年時，伴隨著赤道東風減弱，躍溫層深度會在東太平洋下降而西太平洋上升，使得躍溫層的西傾狀態較為平緩。但在中太平洋聖嬰年時，躍溫層西傾狀態則無太大變化。　　為了解在西太平洋地區（5°N -10°N，140°E -160°E）躍溫層的變化，本研究使用ECMWF-ORAS3海洋模式資料中20°C等溫線深度代表躍溫層深度。文中檢驗了在西北太平洋區域三個可能驅動躍溫層變化的機制：侷地風場變化驅動的艾克曼幫浦、赤道洋流間海水質量輻合輻散形成的湧升作用、以及遠程風場激發造成的羅士培波傳播。研究結果顯示，侷地影響因素在東太平洋聖嬰年發展早期會造成躍溫層變化，在中太平洋聖嬰年則不會。由羅士培波所造成的遠程風應力只顯示在東太平洋聖嬰年有出現，在中太平洋聖嬰年則沒有看同樣的訊號。而赤道洋流間海水質量輻合輻散形成的湧升作用在兩種聖嬰年發展上皆不是主要的躍溫層舉升的因素。　　因此本研究接著探討次要的”熱力耦合”的機制，文中檢驗了可能影響西北太平洋地區海溫距平的機制:淨輻射通量項、水平與垂直平流項以及混合層的混和(diffusion)/底層冷水的逸入冷(entrainment)。研究結果顯示在東太平洋夏季時，海溫距平冷卻主要受到垂直平流項中垂直速度距平的改變有關，在冬季時海溫距平冷卻除了受到垂直平流項中海洋溫度梯度距平的改變外，由於表層風場的增強，造成混合層的混和/底層冷水的逸入冷卻增強，為海溫距平冷卻的主要原因，在次年1月(1)時，由於垂直平流項轉為不利海溫降溫的正貢獻，此時主要的海溫距平冷卻則是完全受到由於大氣風場為強風狀態，造成混合層的混和/底層冷水的逸入冷卻增強。在中太平洋聖嬰年夏季時，雖然在溫度平流項部份與淨輻射通量項給予海溫距平為負值的冷卻作用，但其值都非常小，由於中太平洋聖嬰年此時大氣風場風速達到最大值，所以海溫距平冷卻因素主要來自混合層的混和/底層冷水的逸入冷卻，在中太平洋聖嬰年次年1月(1)冷海溫距平變化主要是受到緯向平流項與淨輻射通量項與大氣風場所造成的混合層的混和/底層冷水的逸入冷卻所導致。因此，我們認為在東太平洋聖嬰年當年夏季冷海溫距平主要是藉由”動力耦合”的機制所主導，到了聖嬰極盛期冬季則為”熱力耦合”的機制接手所導致。在中太平洋聖嬰現象的發展在溫度平流項給予的是非常微弱的，主要共貢獻皆來自混合層的混和/底層冷水的逸入冷卻，顯示了在中太平洋聖嬰年”熱力耦合”的機制對於聖嬰年夏季與冬季的冷海溫距平是極為重要的。
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