摘要
印度洋-太平洋暖池(Indo-Pacificwarmpool,IPWP)是全球面积最大的暖水区和全球海洋最重要的热库，其物理属性的变异可以对全球和区域气候产生重要影响。研究IPWP的变异特征、机制与气候效应不仅具有很高的科学价值，而且具有重要的现实意义。本论文关注了IPWP两种物理属性(暖池海表温度纬向梯度和暖池面积)在年代际和长期变化趋势方面的变异特征、机制与气候效应。 研究发现春季IPWP海表温度纬向梯度(seasurfacetemperaturezonalgradient,SSTG)的年际变率强度在1990s末出现显著的减弱，同时春季IPWPSSTG与夏季西太平洋副热带高压(westernPacificsubtropicalhigh,WPSH)强度之间的相关关系也显著减弱。进一步的分析表明，IPWPSSTG-WPSH关系的减弱可能与1990s末厄尔尼诺-南方涛动(ElNi?o-SouthernOscillation,ENSO)类型和WPSH主模态空间结构的年代际转变有关，并且热带大西洋海表温度跨洋盆影响的增强也起到了关键的作用。1990s末以后，ENSO由东部型向中部型的转变导致春季IPWP海表温度偶极子结构的减弱，进而削弱了IPWP海表温度与WPSH之间的局地海气相互作用过程，导致春季IPWPSSTG年际变率强度及其与夏季WPSH强度之间关系的减弱。1990s末之前(之后)，WPSH第一主模态表现为空间均匀(偶极子)型，主周期为4-5年(2-3年)，可以支持与春季IPWPSSTG的相关关系偏强(偏弱)。同时，1990s末以后春季热带大西洋海表温度对WPSH的跨洋盆影响增强，这可能促进了ENSO和WPSH主模态的年代际转变，从而在一定程度上减弱了印太局地海温与WPSH之间的相关关系。CMIP6多模式的结果支持各模式对WPSH和IPWP海表温度主模态的模拟效果能够影响模式模拟的IPWPSSTG-WPSH之间的相关关系。模式模拟的IPWP海温偶极子偏弱(偏强)并且WPSH主模态倾向偶极子型(空间均一型)的情况下，模式模拟的IPWPSSTG-WPSH的相关关系则相应会偏弱(偏强)。IPWPSSTG-WPSH关系在1990s末之后的减弱大大降低了春季IPWPSSTG作为夏季WPSH预报因子的有效性,在考虑将春季热带大西洋海表温度指数作为预测因子后，预报模型对夏季WPSH强度的预报技巧可以得到显著提升。 研究还揭示出IPWP面积长期变化趋势的季节差异及其对大气沃克环流的可能影响。全球变暖背景下秋冬季与春夏季的IPWP面积扩张存在显著的差异，这种季节差异伴随着IPWP面积季节变化强度的减弱。冬季的IPWP面积扩张速度几乎是春季的两倍，秋冬季IPWP不仅在太平洋扇区东扩，在印度洋扇区也显著西扩，而春夏季IPWP在印度洋扇区的扩张则不明显。秋冬季与春夏季IPWP的季节不均匀扩张减小了IPWP面积季节循环的振幅。进一步分析表明IPWP面积季节循环振幅的减小主要是印度洋暖池贡献的。秋冬季与春夏季的这种季节差异性不仅表现在表层IPWP面积的变化上，而且表现在三维IPWP体积的变化上:冬(夏)季IPWP体积膨胀的速度较大(较小)，秋冬季IPWP的垂直深度在印度洋扇区的加深程度比春夏季大，这种季节不均匀变化也进一步减小了IPWP体积季节循环的振幅。对比实际和理想实验的结果，我们发现由印度洋-太平洋(特别是热带印度洋)海表温度背景态特征性决定的IPWP扩张潜力的季节差异是导致IPWP扩张存在季节差异及其季节循环振幅减小的主要原因。热收支诊断分析表明，这种海表温度背景态的季节差异主要是大气强迫(短波辐射和潜热通量)的季节差异所导致的。IPWP面积扩张的季节差异可能对大气沃克环流产生影响，秋冬季IPWP(特别是印度洋扇区)的快速扩张可能会促进同期印度洋扇区沃克环流的强度增强和位置西移。 本论文研究结果有助于进一步理解IPWP海表温度和面积的年代际及长期变化特征、机制和气候效应，提供有关IPWP物理属性变异及其气候效应方面的一些新的研究结果，有助于提升对WPSH异常等气候异常和气候灾害的预报预警能力。
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