北太平洋冬季上层海温异常的NPGO模态

利用较高分辨率的全球海洋同化分析系统(SODA)资料,对冬季北太平洋上层的海温异常做了整层经验正交函数(EOF)分析,并主要讨论了第二模态的结果。该模态空间结构与经典的北太平洋涡旋振荡(NPGO)一致,且时间系数与NPGO指数也吻合,故北太平洋上层海温异常EOF第二模态可称为NPGO模态。这说明NPGO现象不单纯反映在海表面温度异常上,在上层海温中该现象也存在。在该模态空间场上,水深100m以上25°N～30°N的副热带处,沿纬圈从120°E向东延伸至中东太平洋均为海温正异常带,其北面则为负异常带,两者构成双带系统;其中在170°W附近分别有正、负异常大值区,中心构成南北偶极子;在本州岛以东海域,从海表直到海洋上层底则有小范围的海温强异常。该模态空间结构的形成与大气NPO模态关系密切,并与中纬度西风大值带上的风应力异常有关,是造成NPGO的直接原因。该模态表现出明显的准13年年代际变化,且对其进行5年滑动平均后发现,从20世纪70年代中期以来,该序列的振幅越来越大,1976/1977年和1988/1989年的两次气候年代际突变均处该序列峰值处。引入了冬季北太平洋上层海温异常的NPGO指数,其能更好反映海洋上层的NPGO现象及其年代际变化。

冬季北太平洋NPGO模态和NPO模态的耦合特征分析

利用EOF分解和SVD分解方法,揭示了冬季北太平洋的海平面气压和海表面温度的主要模态,并利用统计方法对第二耦合模态的耦合特征进行了解释。结果表明,SLPA和SSTA的第二模态为NPO模态和NPGO模态,第二耦合模态的空间结构反映了中纬度北太平洋中西部是两者相互作用的关键区域;时间变化趋势表明北太平洋大气和海洋的第二耦合模态正在由高频变化转换为低频变化,且SLPA上表现出的气候迁移要早于SSTA;NPGO模态与海表西风EOF分解的第二模态密切相关,这反映了NPO模态通过海表面西风异常影响着NPGO模态的结构。

冬季北太平洋海气环流年代际异常的统计动力诊断

本文对冬季北太平洋大气和大洋环流做了联合复经验正交函数(CEOF)分解和小波分析,并分别讨论了第一、二模态的年代际变化及其与海表温度异常(SSTA)年代际变化(PDO、NPGO模态)的关系,得到以下主要结论:第一、二模态对时间系数的分析显示,其与PDO、NPGO指数的相关性较高,且小波分析表明其分别具有明显的准22、12年的年代际变化周期,这与PDO、NPGO模态的周期相同;第一、二模态时间系数对北太平洋SSTA的回归分析表明,其回归系数场的空间分布分别与PDO、NPGO的十分接近。第一、二模态空间场中大气环流异常分别类似于海平面气压异常(SLPA)的AL、NPO模态,可分称其为AL、NPO的风场模;而大洋环流异常则分别相应于SSTA的PDO、NPGO模态,可称其为PDO、NPGO的流场模。由第一、二模态近表层流场异常得到的垂直运动空间分布分别与PDO、NPGO的空间结构相似,说明海洋上层海盆尺度大洋环流引起的垂直运动所导致的海温动力变化是形成PDO、NPGO的重要原因,而大洋环流异常扮演着中介角色。