太平洋海表面溫度的季節(jié)內(nèi)變率研究

1、太平洋海表面溫度的季節(jié)內(nèi)變率研究許園春 譚言科（解放軍理工大學氣象學院）摘要文中利用19902006年NCEP再分析資料，采用小波分析方法，對太平洋海表面溫度刊季節(jié)內(nèi)振蕩進行了診斷分析。結果表明：1引言熱帶大氣ISO對全球的大氣環(huán)流與氣候有著重要的影響，其對ENSO的影響已得到證實。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。Eric D. Maloney_等指出：在東太平洋MJO 對流區(qū)存在SST 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與MJO有關的S

2、ST季節(jié)內(nèi)振蕩起重要作用。D. J. Bernie等_指出：MJO確實是海氣耦合的產(chǎn)物，或致少是被海氣耦合調(diào)制的。Steve Woolnough等_認為：在季節(jié)內(nèi)時間尺度上，OLR與SST，緯向風應力，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，OLR提前緯向風應力約5天，OLR落后潛熱約5天。此外，有一部分學者做出的工作說明季節(jié)內(nèi)時間尺度的海表溫度異常對大氣環(huán)流的影響也是相當可觀的。肖子牛，李崇銀_指出：全球大氣對東太平洋海表面溫度月時間尺度正距平可以出現(xiàn)較長時間的遙響應。王鐵、張立鳳、張銘_指出：冬季赤道東太

3、平洋地區(qū)海表水溫月異常增暖能引起中太平洋信風帶Walker環(huán)流的改變并激發(fā)出中高緯度3050天的低頻振蕩；當該異常結束后，其后效仍會對我國的氣候產(chǎn)生影響。海表面溫度的季節(jié)內(nèi)振蕩（SST ISO）對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、時空分布等特征，并探討SST ISO的成因與其對氣候的影響。2 資料與處理2.1 SST資料ºN 89.5ºS, 0.5ºE 359.5ºE，水平分辨率為1º × 1º。2.2 小波分析小波分析是本文主要使用的研究方法之一。小波分析自20

4、世紀80年代提出，90年代不斷完善并廣泛應用于時間序列的診斷分析之中。Christopher Torrence 和 Gilbert P. Compo_對這一方法給出了詳細的介紹。本文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1490天為周期的SST 振蕩作為研究對象。因為對SST 振蕩來說，SST的年（半年，季節(jié)）變化占有相當大的方差貢獻，為了將季節(jié)內(nèi)時間尺度的變化突出出來，有必要進行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)勢在于，它能夠濾去所有頻率域中的“噪音”，可以用來提取具有較寬功率譜的單個事件和具有變化頻率的多個事

5、件，詳見文獻 9。為研究方便，本文將1490天分為8段分別研究其特點，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（40ºN）中西太平洋，達0.2以上，及南半球中緯度（35ºS）中東太平洋的，達0.15以上。 圖1 SST ISO在太平洋地區(qū)的方差分布通過對熱帶太平洋地區(qū)（100ºE80ºW，30ºS30ºN）

6、每個點進行小波功率譜分析，分別得到每個點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105ºW，15ºS附近最顯著；2030天信號在赤道附近17WºE105ºW，0º10ºN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)；4090天顯著區(qū)域均在赤道中東太平洋160ºW120ºW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）圖3 各周期段功率譜值的緯向平均（超過95%信度檢驗）（橫坐標上

7、負值表示南緯）圖3是各周期段功率譜值熱帶地區(qū)的緯向平均值，周期為1440天的振蕩功率值較40天以上的振蕩弱些，其中，1420天周期振蕩在南半球強于北半球，在南半球14ºS附近出現(xiàn)峰值，在赤道附近有明顯的峪值；2040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5080天的振蕩功率值最強，且5080天周期的功率值隨緯度的變化較為一致，呈現(xiàn)多峰結構，以4ºS附近最強，南北緯25º附近亦有峰值。由圖3亦可見到，5080天與2040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；4050天周期段功率值位于1440

8、天周期段和5080天周期段之間，其隨功率隨緯度變化在北半球與1440天周期段的一致，在南半球與5080天更為接近，這說明4050天周期可能是1440天周期與5080天周期之間的過渡周期；8090天周期段功率值亦位于1440天和5080天之間，其強度隨緯度的變化與5080天周期段一致，亦呈現(xiàn)多峰結構。這樣，從功率的緯度分布結構上，可以分為兩組：1050天，5090天，且這兩段呈相反變化。從強度上，可以分為三組：1440天較弱，4050天和8090天較強，5080天最強。再以熱帶太平洋上每個點最顯著周期做為該點的值，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105º

9、W，15ºS附近1420天是最顯著SST ISO振蕩周期；以2030天振蕩為最顯著周期的點則相對稀少；3040天振蕩的最顯著區(qū)主要在122ºW155ºW，0º5ºN；4050天周期振蕩最顯著區(qū)主要分布在160ºE，15ºN至140ºW，15ºS一線附近；50天以上最顯著周期振蕩在整個熱帶太平洋地區(qū)分布比較均勻。圖中熱帶太平洋大部分為5080天周期所覆蓋，說明5080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 %

10、 22.1121 %；在東太平洋赤道附近160ºW110ºW，0º5ºN為3040天周期最顯著，占總面積的5.0754 %；1420天周期在115ºW95ºW，10ºS20ºS最為顯著，占總面積的0.8621 % ；2030天分布極少，占總面積的0.2155%；4050天主要分布在160ºE，15ºN至145ºW，15ºS一線附近，其面積占總面積的8.3621 %、8090天分布較散，主要在中太平洋175ºE，南北緯20º附近，占11.7780 %。3.2

11、 SST ISO的傳播圖4是4ºN不同振蕩周期的時間經(jīng)度剖面場的EOF分析的第一模態(tài)，從圖中可見，1490天振蕩以西傳為主，在6090天振蕩部分有東傳信號，且隨著振蕩周期的廷長，東傳信號越明顯。參考文獻1 Eric D. Maloney, 2002,An Analysis of JuneNovember Eastern Pacific Intraseasonal SST Variability using the TRMM 2 D. J. BERNIE,S. J. WOOLNOUGH, J. M. SLINGO, E. GUILYARDI, 2004,Modeling Diurnal and Intraseasonal Variability of the Ocean Mixed Layer, JOURNAL OF CLIMATE,vol.18,119012023 Steve Woolnough, Julia Slingo, Pete Inness, Dan Bernie, Brian Hoskins,Airsea interaction in the intraseasonal oscillation,Reading4 肖子牛,李崇銀,1992, 大氣對外強迫低頻遙響應的數(shù)值模擬:對赤道東太平洋SSTA的響應,大氣科學,16(6,708717.5 王鐵,張立鳳,張銘