摘要
众所周知，西北太平洋热带气旋活动的变化受热带太平洋-印度洋大尺度海气相互作用的显著影响。结合观测和数值模拟试验，本文从三个方面分析了西北太平洋热带气旋活动对热带太平洋-印度洋海气耦合模态的反馈及机理。首先揭示了热带气旋活动在极端厄尔尼诺(ElNi(n)o)生成中的作用和机理;接下来分析了西北太平洋热带气旋活动对印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole，IOD)的影响，及其与厄尔尼诺-南方涛动（ElNi(n)o-Southern Oscillation，ENSO）关系变化的影响机理;最后分析比较了热带气旋活动和El Ni(n)o多样性对北赤道流分叉点变化的影响和机理。 研究发现，热带气旋活动异常能够促进极端El Ni(n)o的发生。通过分析西北太平洋春夏季热带气旋活动与热带东太平洋海表温度异常的相互作用，发现春夏季异常强的热带气旋活动对极端El Ni(n)o的形成至关重要。春季热带气旋活动的加强可以激发出多次西风爆发事件，促进了春末El Ni(n)o的形成。反过来，El Ni(n)o的发展又促进了西北太平洋东南象限夏季热带气旋活动的增强，使其拥有更大强度、更高频次以及更长的持续时间。夏季热带气旋活动相关的西风异常与Bjerknes正反馈机制的共同作用，又将通过平流和下行的开尔文波将暖水持续东传，使得热带中-东太平洋中的海表温度在秋冬季持续上升。因此，在西北太平洋春夏季热带气旋活动的共同作用下，极端El Ni(n)o较早发生（春季末）且振幅异常偏高。一系列的海-气耦合模式(CESM 1.2.2)敏感性试验也验证了此结果。 前人的研究表明，ENSO可以通过引起热带东印度洋的风场以及海表温度变化从而激发IOD，即二者的强度存在正相关关系。本文发现通过改变海洋性大陆大气环流，西北太平洋夏季热带气旋活动能影响IOD的生成与发展，从而调控ENSO与IOD关系的变化。研究发现，1950-1969年和2003-2019年期间，热带气旋活动异常活跃，相应地，这两个时期IOD-ENSO相关性明显偏低。在这两个时期，将近一半的正IOD是独立于El Ni(n)o发生的，甚至有3个正IOD伴随着拉尼娜（La Ni(n)a）发生。在这些年份中，西北太平洋夏季的累积气旋能量（accumulated cyclone energy，ACE）异常偏高。将ACE回归到垂直环流场上，发现西北太平洋夏季热带气旋活动的增强可以引起局地的上升气流异常以及从海洋性大陆到西北太平洋的低层西南风异常，随后导致海洋性大陆地区的异常下沉气流。由热带气旋活动引起的海洋性大陆地区的下沉气流有利于热带东印度洋的东风异常的发生以及西印度洋海表温度正异常的形成。这为正IOD提供了有利条件，同时也在一定程度上抑制了负IOD的发生和发展，从而促进了一些独立发生的正IOD以及La Ni(n)a。 此外，本论文进一步比较了热带气旋活动和El Ni(n)o多样性对北赤道流分叉点位置变化的影响和机理。北赤道流分叉点的位置变化受大气风场强迫影响，与印度尼西亚贯穿流和黑潮的流量相联系，是西太平洋海洋环流的重要组成部分。不同类型El Ni(n)o（东部型El Ni(n)o、中部型Ⅰ类El Ni(n)o和中部型Ⅱ类El Ni(n)o）对北赤道流分叉点的影响有着显著的差异。在东部型和中部型Ⅱ类El Ni(n)o的发展年秋季，北赤道流分叉点的位置有显著的偏北异常，而在中部型Ⅰ类El Ni(n)o中不显著。在三类事件的发展年，12°N和15°N之间都出现了由遥强迫（风应力旋度正异常）引起的，并沿着罗斯贝波路径向西传播的海表高度负异常信号。这种负异常信号在秋季抵达菲律宾沿岸后，可以通过地转关系引起局地的南向地转流异常，从而推动北赤道流分叉点向北移动。不同的是，中部型Ⅰ类El Ni(n)o的发展年秋季，菲律宾沿岸出现了显著的风应力旋度负异常，抵消了西传而至的海表高度负异常信号，使得北赤道流分叉点的经向移动并不显著。这些结果通过11/2层约化重力模式得到了验证。此外，西北太平洋热带气旋活动也能引起显著的风应力旋度正异常。这种正异常也会激发西向的海表高度负异常信号，并在随后影响西边界区域，导致北赤道流分叉点的位置向北移动。
NETL