ENSO气温关联网络结构特征差异及成因分析

基于全球地表气温资料,分别构建了El Niño和La Niña事件对应的全球气温关联网络,并分析网络结构特征的差异,探究可能的成因.结果表明,与La Niña事件气温网络(简称La Niña网络)相比,El Niño事件气温网络(简称El Niño网络)中格点温度序列间的相关性减弱,气温网络的连通度显著降低,连通性下降,在热带和南温带区域连通性变化尤为显著.赤道东太平洋、赤道西太平洋、赤道印度洋和赤道大西洋的网络连通度相对较大,在El Niño网络中的减少异常明显,是导致两类网络结构特征差异性的4块关键区域.在此基础上初步探讨了两类网络特征差异的原因,即随着Niño3.4区域的海温升高,赤道东太平洋、赤道印度洋等区域海温升高,对外长波辐射加强,对流活动增加,低纬度与中纬度区域的相互作用增强,南北温带气温变化的方差加大,造成关键区格点气温序列与全球其他地区的相关性减弱,全球格点气温网络连通性下降.

1970s中期全球气温关联网络结构特征的变化研究

气温关联网络结构特征分析是当前气候系统复杂网络研究领域的热点科学问题,相关研究成果对于深入认识气候系统的复杂性和内部相互作用等具有重要的科学意义.为深入探究气温关联网络结构的时间演化特征,本研究尝试构建偏冷态和偏暖态对应的气温关联网络,揭示1970s中期气温关联网络结构的变化及其可能成因.研究结果表明,气温关联网络连通性在1970s中期由偏冷态强于偏暖态转变为偏暖态强于偏冷态,且这种变化在赤道中东太平洋等低纬度大洋关键区域尤为显著.1970s中期之后,偏冷态对应的热带大西洋、印度洋等关键区域的气温距平由负相位调整为正相位,造成其与赤道中东太平洋区域之间的气温协方差为负值的概率显著增加,相关系数减小,网络联通性显著减小;偏暖态则对应关键区域气温距平维持正位相为主,气温协方差为正值概率高,相关系数略增大,网络连通性略有所增加.此消彼长,造成1970s中期之后气温关联网络结构特征出现偏暖态网络连通度强弱对比的反转.去除全球增暖对应的线性趋势后,偏冷态和偏暖态之间的网络连通度差异明显减小,1976年前由13.1%下降到-1.7%,1976年后由-37.0%下降到-8.2%.因此,全球增暖趋势通过改变全球不同区域的气温距平正负位相,进而造成网络连通度强弱对比的反转,即全球增暖不仅简单表现为气温的总体上升,更会引起气候系统内部网络结构特征的调整.