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全球气候变暖背景下海洋大气环境变量对热带气旋强度影响的机制研究

2020-12-08阅读(741)

全球气候变暖背景下海洋大气环境变量对热带气旋强度影响的机制研究

论文摘要

热带气旋是全球最重要的极端天气灾害之一。20世纪的气候变暖是一个热门问题。全球气候变暖背景下,海洋和大气的状态都将发生改变,增加了对热带气旋强度影响的不确定性。之前在全球变暖背景下关于热带气旋活动的结论一直存在争议。针对领域先前工作存在的问题,本文利用历史观测数据、SODA再分析资料和耦合模式比较计划CMIP5的模式输出,采用最新的热带气旋最大潜在强度（Maximum Potential Intensity,MPI）公式,系统分析热带气旋MPI以及与MPI相关的各个变量(海洋混合长深度平均温度（9）、出流温度、对流有效势能在海气边界的差值（CAPE项）在气候变暖背景下的变化,并评估未来热带气旋强度的变化。首先建立历史观测与MPI及各个相关变量的关系,确定各等级热带气旋所对应MPI临界值,并以此为标准进一步研究,研究发现,在气候变暖背景下西北太平洋海域,未来变暖情景下与MPI相关的各个变量满足生成强热带气旋的面积变化趋势不一,(（9）超过临界值的面积不断增加,且气候变暖越强,面积越大;CAPE项超过临界值的面积基本保持不变;而TO超过临界值的面积有略微的下降,二氧化碳排放量越多,降低越明显。这说明在气候变暖背景下,虽然MPI中的(（9）超过临界值的面积在不断增加,但研究显示,MPI超过临界值的面积基本保持不变,主要受CAPE项影响。西北太平洋热带气旋强度存在明显季节性变化。春季MPI高值中心区面积小,到夏季逐渐扩展并向北延伸,秋季强度加大,到冬季,面积减小。针对NCAR-CESM在气候变暖各情景下,我们选取热带气旋高发区（5°N-30°N,100°E-180°）作为研究区域,发现未来MPI区域月平均变化也与历史模拟基本保持一致,最大值出现在9或10月份,最小值出现在2或3月份,存在一个月的滞后或超前,气候变暖对其季节变化影响不显著。对MPI做EOF分析以观察其年际变化时,可以发现EOF分析的第一模态在赤道附近,155°E-180°存在正的高值中心,在南海及0°-10°N,130°E-155°E之间存在一个负值中心,时间序列存在3-7年的周期。将MPI与同期的Ni?o3.4指数做线性回归之后,发现第一模态空间分布与ENSO形态一致,并且第一模态时间序列与Ni?o3.4指数显著相关,所以MPI年际变化主模态受ENSO影响。在气候变暖背景下,MPI与ENSO的相关性越来越强,但RCP8.5情景与RCP4.5情景下同时段的相关性无明显差别。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究目的及意义
  •   1.2 热带气旋简介
  •     1.2.1 热带气旋的概念与特征
  •     1.2.2 热带气旋最大潜在强度
  •     1.2.3 热带气旋强度研究现状
  •     1.2.4 气候变暖背景下热带气旋强度研究现状
  •   1.3 ENSO简介
  •   1.4 本文研究工作
  • 第二章 数据及研究方法
  •   2.1 观测与再分析资料
  •     2.1.1 SODA月平均海洋数据集简介
  •     2.1.2 ERA-Interim数据介绍
  •   2.2 模式资料
  •   2.3 混合层深度计算方法
  •   2.4 最大潜在强度指数计算方法
  •   2.5 分析方法
  •     2.5.1 EOF分析
  •     2.5.2 线性回归
  •   2.6 数据处理
  •     2.6.1 观测数据处理
  •     2.6.2 模式数据处理
  • 第三章 历史观测分析海气环境变量与热带气旋强度的关系
  •   3.1 历史观测热带气旋强度与MPI关系的建立
  •   3.2 本章小结
  • 第四章 气候变暖背景下热带气旋强度变化趋势
  •   4.1 MPI及相关海气变量的未来长期变化趋势
  •     4.1.1 RCP4.5 情景下的未来长期变化趋势
  •     4.1.2 RCP8.5 情景下的未来长期变化趋势
  •     4.1.3 RCP4.5与RCP8.5 对比
  •   4.2 MPI及相关海气变量的未来长期变化趋势空间特征
  •     4.2.1 RCP4.5 情景下的未来长期变化趋势空间特征
  •     4.2.2 RCP8.5 情景下的未来长期变化趋势空间特征及与RCP4.5 的对比
  •   4.3 本章小结
  • 第五章 全球变暖背景下热带气旋强度的季节和年际变化
  •   5.1 全球变暖下热带气旋强度的季节变化
  •     5.1.1 历史模拟historical下的季节变化
  •     5.1.2 RCP4.5 情景下的季节变化
  •     5.1.3 RCP8.5 情景下的季节变化
  •     5.1.4 RCP4.5和RCP8.5 同时段季节变化的对比
  •   5.2 全球变暖下热带气旋强度的年际变化
  •     5.2.1 EOF分析
  •     5.2.2 MPI与 Ni?o指数的线性回归
  •   5.3 本章小结
  • 第六章 结果与讨论
  •   6.1 本文工作总结
  •   6.2 工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 应美佳

    导师: 刘海龙

    关键词: 热带气旋,最大潜在强度,全球变暖,气候模式

    来源: 上海交通大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 气象学

    单位: 上海交通大学

    分类号: P467

    DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.001701

    总页数: 81

    文件大小: 5728K

    下载量: 75

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