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热带太平洋不稳定波(Tropical instability Waves,TIWs)是主要发生在赤道东太平洋海洋锋附近的锯齿形季节内中尺度波动。一方面ENSO通过调控与背景经向海温梯度相关的斜压不稳定能量转换过程来影响TIWs强度;另一方面TIWs通过非线性整流作用产生一定的非线性动力加热从而影响ENSO。然而由于观测资料稀疏以及当前大多数模式资料的时空分辨率不足,这在一定程度上低估了TIWs对于海洋的热量输送,也限制了当前对于TIWs对ENSO热力负反馈作用的理解。本文基于多套高分辨率海洋再分析资料以及观测资料,通过动力诊断与理论分析,构建了实时监测的复TIWs指数,探讨了TIWs与ENSO的相互作用机理,准确量化了观测中TIWs对于ENSO的热力负反馈作用,并提出了TIWs非线性动力加热的参数化方案。全文的主要成果如下:(1)构建可实时监测的复TIWs指数,并验证了其有效性。首先利用海洋再分析资料,基于固定点空间滤波方法建立了实时监测的复TIWs指数,该指数能够描述TIWs的三维时空变率与传播特征,以及振幅与位相信息。与TIWs强度传统定义方法相比,新定义的指数在时空变率上更具有效性与简便性。考虑到当前大多数再分析资料对于TIWs存在一定程度上的低估,根据波动的时空一致性,本文利用稀疏的观测站点数据构建了能够实时监测的复TIWs指数,进一步验证了观测中复TIWs指数的有效性。同时,基于新构建的指数,以观测中TIWs振幅为标准,评估了多套高分辨率资料中TIWs表现性能。结果表明GODAS资料中TIWs振幅被严重低估,与观测相比,其振幅低估了3倍左右;ECCO2资料的振幅低估为1.6倍左右,这主要是因为其水平分辨率偏低与赤道海流模拟存在偏差,无法充分表征TIWs活动;而在高分辨率海洋再分析资料中(NOAA、HYCOM与GLORYS12),TIWs振幅几乎与观测一致。本文提出的实时监测复TIWs指数一方面可以应用到业务中来监测TIWs活动,另一方面也可以评估模式与再分析资料中TIWs的表现性能。(2)阐述了两类ENSO对TIWs影响的差异性及其物理机制。基于所构建的复TIWs指数,本文首先分析了两类ENSO背景下TIWs活动的时空差异性。结果表明,两类ENSO的强度决定了TIWs活动强度。EP(CP)El Ni(?)o调控的TIWs活动负异常比较强(弱),受抑制程度大(小);EP(CP)La Ni(?)a调控的TIWs活动正异常比较弱(强),活跃程度大(小)。同时ENSO对应的赤道海表温度异常(SSTA)的空间分布决定了TIWs活动的空间位置,EP ENSO对应的TIWs活动偏东(100°-140°W),CP ENSO对应的TIWs活动偏西(120°-160°W)。进一步通过TIWs涡动能(Eddy Kinetic Energy,EKE)收支来分析两类ENSO位相下TIWs能量来源。结果表明由海流切变导致的正压不稳定与经向海温梯度导致的斜压不稳定都可为TIWs的激发与维持提供能量源,其中斜压不稳定能量转换起主导作用。两类ENSO主要通过调控海洋锋区的经向海温梯度的空间分布以及强度,从而影响斜压不稳定能量转换的空间位置及强度,进一步影响TIWs活动的时空变率。(3)揭示了TIWs对ENSO热力负反馈作用内在规律及物理机制。基于可作为正交基的复TIWs指数,首先利用GODAS再分析资料,提出了TIWs海洋热通量与海洋非线性动力加热由TIWs振幅线性显式表达的方案。此线性表达方案与传统带通滤波方法计算结果高度相关,因此是更简便更直接有效的计算方案。同时,结果揭示了TIWs非线性动力加热不仅受ENSO的直接调控,还受到ENSO与冷舌年循环非线性相互作用产生的组合模态以及ENSO高阶非线性项的调控,因此表现出对ENSO的季节依赖非对称反馈作用。然而GODAS等再分析资料与大多模式资料时空分辨率过低,不能很好地分辨TIWs的时空特征,对于表征TIWs的热力负反馈作用也存在一定程度上的偏差。利用稀疏的观测TAO资料,根据波动的时空一致性,创新性地提出了观测中TIWs振幅的定义方法,进一步量化了观测中TIWs对于ENSO的热力负反馈作用,并探讨了两类ENSO背景下TIWs激发的非线性动力加热反馈的时空差异性。(4)以两次典型La Ni(?)a事件为例,探究了TIWs在ENSO循环中的重要作用。1997/98与2015/16两次强El Ni(?)o事件后续的La Ni(?)a事件强度上表现了极大的差异。通过比较两次事件的TIWs活动看到,在ENSO位相转换阶段(5月-6月),2016年的TIWs活动明显强于1998年同期的TIWs活动。由于TIWs能够通过非线性整流产生对ENSO的热力负反馈作用,本文基于ENSO热收支方程量化了两次事件中TIWs非线性动力加热对于ENSO的贡献。在2016年ENSO位相转换阶段TIWs对于ENSO的加热作用可达0.4℃/月,有利于抑制2016年La Ni(?)a的进一步发展;而在1998年La Ni(?)a事件发展中,TIWs的贡献是可以忽略不计的。进一步的研究表明,2016年ENSO位相转换阶段异常的TIWs活动可能与副热带东北太平洋暖海温异常有关。暖海温异常会通过增强海洋锋区经向海温梯度来加强纬向洋流的垂直切变,从而导致斜压不稳定能量向TIWs涡动能转换,促进TIWs活动的增强。(5)基于ENSO与冷舌年循环强迫的TIWs随机气候模型,提出了TIWs非线性动力加热的参数化方案。TIWs活动受到ENSO和赤道冷舌年循环的调控,因此,TIWs可以由ENSO与冷舌年循环强迫的随机气候强迫模型有效表达。TIWs振幅低频变率可以被此随机气候模型的二阶解析近似解表征。由于TIWs激发的海洋热通量与非线性动力加热可以由TIWs振幅线性显式表征,则相应的一维参数化方案可以由TIWs振幅二阶近似解来构建。通过分析可知,TIWs活动不仅到受ENSO的直接线性强迫,还受到ENSO与冷舌年循环非线性相互作用产生的组合模态以及ENSO高阶非线性作用的调控。根据梯度输送理论,可将TIWs海洋热通量与非线性动力加热的年际参数化方案拓展到三维。此方案准确刻画了TIWs相关海洋热通量与SST锋区平均经向海温梯度之间的关系。与TIWs热力负反馈作用的观测计算结果对比表明,一维、三维的参数化方案都能够有效表征TIWs对于ENSO的热力负反馈机制。利用多套高分辨率海洋再分析资料建立的参数化方案表明,尽管关键参数对数据的水平分辨率以及TIWs基本态很敏感,但此参数化方案在不同资料中是通用的,具有普适性。因此,本文提出的TIWs非线性动力加热经验参数化方案一方面有助于评估模式与再分析资料中TIWs对ENSO热力负反馈作用的表现性能,另一方面可以引入到ENSO充放电模型或者中等复杂程度模式中提高ENSO模拟与预测水平。