太平洋海表面溫度的季節(jié)內(nèi)變率研究(精)

1、許園春譚言科太平洋海表面溫度的季節(jié)內(nèi)變率研究（解放軍理工大學(xué)氣象學(xué)院） 摘要 文中利用19902006年NCEP再分析資料，采用小波分析方法，對(duì)太平洋海表面溫 度刊季節(jié)內(nèi)振蕩進(jìn)行了診斷分析。結(jié)果表明：1弓丨言 熱帶大氣ISO對(duì)全球的大氣環(huán)流與氣候有著重要的影響，其對(duì)ENSO的影響已得到證實(shí)。近年來有研究表明，熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩（也稱ISO或MJO）與海表面溫度季節(jié)內(nèi)振蕩（SST ISO）是起相互調(diào)制作用的。Erie D.D. J. Bernie等_指出：MJO確實(shí)是海氣耦合的 Steve Wooln ough等_認(rèn)為：在季節(jié)內(nèi)時(shí)間尺度Malo門6丫_等指出：在東太平洋 MJO對(duì)流區(qū)存在SST

2、ISO,并且該SST ISO提前該 地區(qū)降水異常ISO 10天。并指出在ITCZ區(qū)域，海表面潛熱通量的變化對(duì)與 MJO 有關(guān)的SST季節(jié)內(nèi)振蕩起重要作用。產(chǎn)物，或致少是被海氣耦合調(diào)制的。上, OLR與SST，緯向風(fēng)應(yīng)力，潛熱通量，太陽短波輻射都著內(nèi)在聯(lián)系，且在西 太平洋地區(qū)最為明顯，其中 OLR位相落后SST約10天，OLR與太陽短波輻射成 正相關(guān)，OLR提前緯向風(fēng)應(yīng)力約5天，OLR落后潛熱約5天。此外，有一部分學(xué) 者做出的工作說明季節(jié)內(nèi)時(shí)間尺度的海表溫度異常對(duì)大氣環(huán)流的影響也是相當(dāng)可觀 的。肖子牛，李崇銀_指出：全球大氣對(duì)東太平洋海表面溫度月時(shí)間尺度正距平可 以出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的遙響應(yīng)。王鐵、張

3、立鳳、張銘 _指出：冬季赤道東太平洋地區(qū)海 表水溫月異常增暖能引起中太平洋信風(fēng)帶 Walker環(huán)流的改變并激發(fā)出中高緯度 3050天的低頻振蕩；當(dāng)該異常結(jié)束后，其后效仍會(huì)對(duì)我國(guó)的氣候產(chǎn)生影響。海表 面溫度的季節(jié)內(nèi)振蕩（SST ISO）對(duì)氣候有著不可忽視的作用，本文通過小波分 析，EOF等方法，來揭示太平洋SST ISO的頻譜、傳播、時(shí)空分布等特征，并探 討SST ISO的成因與其對(duì)氣候的影響。2資料與處理2.1 SST 資料本文采用NOAA最優(yōu)插值周平均SST資料，范圍為89.5oN 89.5$, 0.5（E 359.5（E，水平分辨率為1o Xla20世紀(jì)本文1490天為2.2小波分析 小波

4、分析是本文主要使用的研究方法之一。小波分析自 80年代提出，90年代不斷完善并廣泛應(yīng)用于時(shí)間序列的診斷分析之中。Christo pher Torre nee 和 Gilbert P. Compo_對(duì)這一方法給出了詳細(xì)的介紹。Morlet子波作為變換函數(shù)。2.3季節(jié)內(nèi)變化振蕩的提取 本文取周期的SST振蕩作為研究對(duì)象。因?yàn)閷?duì) SST振蕩來說，SST的年（半年，季節(jié)） 變化占有相當(dāng)大的方差貢獻(xiàn)，為了將季節(jié)內(nèi)時(shí)間尺度的變化突出出來，有必要進(jìn)行 1490天的帶通濾波處理。濾去年變化的方法有很多，本文采用小波濾波方法較傳 統(tǒng)的濾波方法的優(yōu)勢(shì)在于，它能夠?yàn)V去所有頻率域中的噪音”可以用來提取具有較寬功率譜的

5、單個(gè)事件和具有變化頻率的多個(gè)事件，詳見文獻(xiàn)9。為研究方便， 本文將1490天分為8段分別研究其特點(diǎn)，1420天為第一段，2030天為第二 段, 3040天為第威三段，依次類推。3特征分析3.1太平洋海表面溫度季節(jié)內(nèi)變率的時(shí)空特征SST ISO（ 1490天）的方差分布（圖1）顯示了 SST ISO事件的總的空間分布情 況，由圖可見在赤道東太平洋方差最大，達(dá)0.4以上，說明該區(qū)域SST ISO最為活越。其次在北半球中緯度（40cN）中西太平洋，達(dá)0.2以上，及南半球中緯度（35$）中東太平洋的，達(dá) 0.15以上。圖1 SST ISO在太平洋地區(qū)的方差分布通過對(duì)熱帶太平洋地區(qū)（100dE80（W，

6、30cS30dN ）每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行小波功率譜分析， 分別得到每個(gè)點(diǎn)在各段振蕩周期的功率值（圖2）,由圖中可以見到，1420天周期振蕩主要分布在熱帶中東太平洋赤道以南，在105dW ,15$附近最顯著；2030天信號(hào)在赤道附近17WcE105dW，0d10dN之間最為顯著；3040天振蕩在赤道換 日線以東最為顯著，其次在換日線以西，近赤道地區(qū)有明顯的功率大值區(qū)；40-90天顯著區(qū)域均在赤道中東太平洋 160dW120cW附近。圖2熱帶太平洋各段振蕩周期功率分布圖（超過 95%信度檢驗(yàn)）圖3各周期段功率譜值的緯向平均（超過 95%信度檢驗(yàn)）（橫坐標(biāo)上負(fù)值表示南緯）圖3是各周期段功率譜值熱帶地區(qū)的緯向平

7、均值，周期為14-40天的振蕩功率值較40天以上的振蕩弱些，其中，14-20天周期振蕩在南半球強(qiáng)于北半球，在南半球 14$附近出現(xiàn)峰值，在赤道附近有明顯的峪值；20-40天周期振蕩隨緯度的變化較為一致，最大值出現(xiàn)在5oN附近，在赤道附近出現(xiàn)明顯的峪值；周期為 50-80天的 振蕩功率值最強(qiáng)，且50-80天周期的功率值隨緯度的變化較為一致，呈現(xiàn)多峰結(jié) 構(gòu)，以4cS附近最強(qiáng)，南北緯250附近亦有峰值。由圖3亦可見到，50-80天與 20-40天振蕩功率值隨緯度分布幾乎是相反的，在北半球尤為明顯；40-50天周期段功率值位于14-40天周期段和50-80天周期段之間，其隨功率隨緯度變化在北半 球與1

8、4-40天周期段的一致，在南半球與 50-80天更為接近，這說明40-50天周期 可能是14-40天周期與50-80天周期之間的過渡周期；80-90天周期段功率值亦位 于14-40天和50-80天之間，其強(qiáng)度隨緯度的變化與 50-80天周期段一致，亦呈現(xiàn) 多峰結(jié)構(gòu)。這樣，從功率的緯度分布結(jié)構(gòu)上，可以分為兩組：10-50天，50-90天，且這兩段呈相反變化。從強(qiáng)度上，可以分為三組：14-40天較弱，40-50天和80-90天較 強(qiáng)，50-80天最強(qiáng)。再以熱帶太平洋上每個(gè)點(diǎn)最顯著周期做為該點(diǎn)的值，這樣就得到熱帶太平洋地區(qū)最 顯著周期分布圖（圖4），在熱帶東太平洋105oW，15o3附近14-20天

9、是最顯著 SST ISO振蕩周期；以20-30天振蕩為最顯著周期的點(diǎn)則相對(duì)稀少；30-40天振蕩 的最顯著區(qū)主要在122oW-155oW，0c-50N ； 40-50天周期振蕩最顯著區(qū)主要分布在 160左，15cN至140oW，15o3 一線附近；50天以上最顯著周期振蕩在整個(gè)熱帶太平 洋地區(qū)分布比較均勻。圖中熱帶太平洋大部分為50-80天周期所覆蓋，說明50-80天是熱帶太平洋海表面 溫度季節(jié)內(nèi)變化（SST ISO）最主要的振蕩周期，這三段周期分別占熱帶太平洋總 面積的22.0905 % 29.5043 % 22.1121 % 在東太平洋赤道附近 160oW110oW， 0（5cN為30-4

10、0天周期最顯著，占總面積的 5.0754 %； 14-20天周期在 115oW95oW，10（8-20$最為顯著，占總面積的 0.8621 % ； 20-30天分布極少， 占總面積的0.2155%； 40-50天主要分布在160cE, 15cN至145CW，15（6 線附 近，其面積占總面積的8.3621 %、80-90天分布較散，主要在中太平洋 175左，南 北緯20o附近，占11.7780 %。3.2 SST ISO的傳播圖4是4oN不同振蕩周期的時(shí)間經(jīng)度剖面場(chǎng)的 EOF分析的第一模態(tài)，從圖中可 見，14-90天振蕩以西傳為主，在6090天振蕩部分有東傳信號(hào)，且隨著振蕩周期 的廷長(zhǎng)，東傳信

11、號(hào)越明顯。參考文獻(xiàn)1 Eric D. Maloney, 2002,An Analysis of JuneNovember Eastern Pacific In traseaso nal SST Variability using the TRMM 2 D. J. BERNIES. J. WOOLNOUGH,J. M. SLINGO, E. GUILYARDI, 2004,Modeli ng Diurnal a nd In traseaso nal Variability of the Ocean Mixed Layer, JOURNAL OF CLIMATE,vol.18,119012023 Steve Woolno ugh, Julia Sli ngo, P ete Inn ess, Dan Bernie, Bria n Hoski ns,Airsea in teracti on in the intraseasonal oscillation,Reading4肖子牛,李崇銀,1992,大氣對(duì)外強(qiáng)迫低頻遙響 應(yīng)的數(shù)值模擬：I對(duì)赤道東太平洋SSTA的響應(yīng)，大氣科學(xué),16(6,708717.5王鐵，張 立鳳，張銘,2000