冬季北太平洋流场异常主要模态与PDO及NPGO的关系

采用复经验正交函数(EOF)分解和小波分析,对冬季北太平洋上层海流异常进行了统计动力诊断,并讨论了主要模态与北太平洋年代际振荡(PDO)模态和北太平洋环流振荡(NPGO)模态的关系。结果显示,冬季北太平洋上层洋流异常复EOF分解的第一模态是PDO在流场异常上的反映,第二模态则包含了NPGO的明显信息。主要依据有:(1)第一和第二模态的实时间系数序列分别有准20a和准13a的年代际变化周期,与PDO和NPGO模态的年代际变化周期相同;(2)第一和第二模态实时间系数与北太平洋海表面温度异常(SSTA)的回归系数场的空间分布分别与PDO和NPGO模态的空间结构相近。根据第一和第二模态上层洋流异常计算得到的垂直运动异常的分布,与SSTA的PDO和NPGO模态的空间分布类似,表明海盆尺度流场异常造成的垂直运动是形成PDO和NPGO模态的重要原因。

黑潮末端与黑潮延伸体的流场异常模态分析

对北太平洋黑潮末端及黑潮延伸体的流场异常采用复EOF分析,结果发现:该海域流场明显异常在全年四季都主要发生在黑潮末端和黑潮延伸体上,其异常的主要形式在前2个模态均表现为一条由中尺度涡旋组成的涡旋带,带上通常有两两旋转方向相反的涡旋偶。各季第一模态方差贡献表现的季节变化特征与日本以南的黑潮流量相一致,秋季最大,夏季次之。ENSO的机制是副热带太平洋经圈环流与热带太平洋纬向环流系统之间的相互作用,其在各季第一模态的年际变化上均有所反映。冬季PDO在年代际变化上表现明显,其他三季则NPGO表现明显。该海域流场异常的性质是海洋Rossby波的异常,而赤道太平洋流场异常的性质是赤道俘获波的异常,但两者均与风应力异常强迫有关。

春季赤道外北太平洋上层流场异常的统计动力诊断

采用复EOF分析方法,对春季赤道外的北太平洋海域的上层流场异常做了统计动力诊断,得到以下主要结论:赤道外北太平洋海域上层流场的明显异常主要发生在日本本州岛以东、以南范围不大的关键区内;异常的第一、二模态分别表现为东东北至西西南走向的涡旋偶和涡旋列。该两模态时间系数的辐角均分别有两个状态,相应的偏差流场则分别与其空间场相同或相反;其模的大小决定了其偏差流场偏离以上两个状态的程度;该两模态的时间系数均有非常明显的20年左右的年代际变化。该两模态均反映了黑潮延伸体以南回流漩涡的异常;其性质是海洋Rossby波的异常。

冬季热带印度洋上层流场异常模态分析

利用复经验正交函数(CEOF)分解对冬季热带印度洋海洋上层流场异常做了模态分析和结果讨论,得到以下主要结果:该流场异常前两个模态均呈现赤道俘获波形式,其异常在赤道上最大,向南北两侧迅速衰减,呈现纬向流的形态;第一、二模态的性质分别是大洋赤道波动的半波和1波形态,这表明此时赤道波动异常在大洋流场异常中占有重要地位。冬季第一模态大洋垂直运动所导致的近表层海温异常与春、秋季不同,此时在赤道印度洋呈现正—负—正的经向分布态势,这与印度洋耦极子(Indian Ocean Dipole,IOD)的不同,并是IOD在冬季衰亡的直接原因。第二模态相应的海温异常则在赤道东印度洋呈现北负南正的分布态势。第一模态与南亚冬季风异常密切有关,为印度洋冬季风环流模态。第一、二模态都有明显的年际变化和年代际变化,年际变化均为3~5年,主要的年代际变化则分别为约18、22年,此外两者还均有约13年的年代际变化。本文第一、二模态年代际变化的主周期也是冬季北太平洋和冬季热带太平洋流场异常第二、一模态的主周期。

热带地区流场异常与江淮特大暴雨成因的研究

本文通过计算和对比分析，得到１９９１年春、夏江淮地区特大暴雨形成的五个基本特征：西北太平洋上副高显著偏西、偏北；较弱的西南季风与东南气流汇合成强西南气流伸向江淮地区；偏东风与强西南风形成的辐合带在江淮地区维持；江淮地区对流层中下部为强上升运动、上部为辐散；１３０°Ｅ附近南半球向北半球的较强越赤道气流持续。

气候模式CAS-ESM-C对1月热带太平洋流场模态的模拟评估

利用气候模式CAS-ESM-C从1922年起84年的模拟资料,对1月份热带太平洋上层流场作复EOF分解及小波分析,并与实况以及理论解析解作对比讨论,以考察模式对赤道大洋上层流场的模拟能力,得到主要结论:(1)复EOF分解前3个模态的方差贡献为53.5%、12.9%、9.5%,累积方差贡献为75.9%,累积方差贡献比实况更高。(2)第一、二模态空间场与实况相比总体相像,流场都为赤道所俘获,在俘获区内的流场均以偏纬向流为主;差异在于模拟资料分析的赤道俘获区范围较实况要大,流场的经向流分量及越赤道流也较实况明显。(3)第一、二模态实时间系数序列无线性变化趋势,而实况则有。复EOF模态年际及年代际变化与实况相同或相近;第一、二模态中3~7年的年际变化是厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)的反映;第一模态22~23年的年代际变化受北太平洋主要气候模态北太平洋年代际振荡(PDO)对热带太平洋的影响,而第二模态13年的年代际变化是受北太平洋次要气候模态北太平洋环流振荡(NPGO)对热带太平洋的影响;第一、二模态还都有峰值16年的年代际变化,这可能与印尼穿越流有关。(4)模拟资料分析的结果具有理论解析解中流场为赤道所俘获及流场为纬向流的特点,只是解析解中因无风应力强迫,流场呈纯纬向流。(5)第一(二)模态在赤道太平洋东部(中部)有海温动力异常,并可称之为东(中)部型ENSO模态。气候模式CAS-ESM-C对热带太平洋上层流场的模拟表现较佳。

近49年来淮河流域降水异常及其环流特征

本文在对淮河流域降水气候特征分析的基础上 ,侧重研究了淮河流域夏季降水异常的周期性特征、年代际和年际变化特征 ,以及淮河流域多、少雨年的流场特征。研究发现 ,淮河流域夏季降水 70年代中期以前偏多 ,70年代中期以后偏少 ;在周期性特征上有 2 .3年左右的主周期和 8年左右的次周期 ;淮河流域夏季降水异常与印度西南季风。

北太平洋风应力与流场联合EOF的主模态分析

采用了SODA资料,将海面风应力场与大洋各层流场看作一个整体做了赤道外北太平洋风应力和流场异常的联合EOF分析,此时风应力场与各层流场有相同的时间系数,这样就可揭示海气耦合的结构和演变,这是该方法的特点和优点。得到的主要结论有:诊断得到的主模态的风应力异常体现了北太平洋大气活动中心的异常,两者关系密切;在冬、春、秋三季均表征为阿留申低压的异常,在夏季则表征为副热带高压的异常。该主模态的风应力和流场异常均是PDO模态在其上的体现,且前者处海气相互作用中矛盾的主要方面,后者处次要方面,前者起着主动作用,后者则处被动状态。主模态在四季均有明显的年际变化和年代际变化;对北太平洋风场和上层流场而言,年际变化反映了ENSO的影响,而约20a的年代际变化则反映了太平洋年代际振荡(PDO)的影响。主模态中北太平洋海盆尺度的风应力异常、大洋环流异常和上层海温的动力异常这三者具有紧密的联系,这三者的连锁作用则造成了北太平洋SSTA的PDO模态;而在此大洋环流异常则起着关键中介作用。主模态的风应力异常与黑潮系统流场的异常有紧密联系;对于明显的正(负)异常,冬、夏两季135°E以东的黑潮都偏强(弱),黑潮续流则偏弱(强);对于黑潮以南的回流涡旋,冬季则偏强(弱),夏季则偏弱(强);而ENSO和PDO对黑潮流场系统的异常均有明显影响。

斜压海洋水平大尺度波动各模态能量分布对风的响应

将在南海持续观测近3个月、共28层的潜标海流资料与已有的6h分辨率的NCEP/NCAR风场资料结合起来进行了分析,结果表明风场在一个连续的宽频带范围内向海洋上混合层输送能量;而风的低频异常变化对流场的低频异常变化的作用则是输送能量的“最有效”途径.但这些能量只有在近惯性频率向混合层以下传播,并分别按正态分布率分配到正压流、斜压流以及斜压流的各个模态中去.其中由风引起的正压流与斜压流的能量变化的比值服从正态分布N(0.0242,0.3947);而前四个斜压模态能量变化在总的斜压能量变化中占的比值也都服从相应的正态分布:第一斜压模态服从N(0.2628,0.1872),第二模态服从N(0.1979,0.1504),第三模态服从N(0.1331,0.1633),第四模态服从N(0.0650,0.1540).