ISSN 1004-4965

CN 44-1326/P

用微信扫描二维码

分享至好友和朋友圈

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

热带地区出射长波辐射的长程持续性研究

雷亚栋 张峰 杨全 张敬昕 蒋磊 刘仁强

雷亚栋, 张峰, 杨全, 张敬昕, 蒋磊, 刘仁强. 热带地区出射长波辐射的长程持续性研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(3): 426-432. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.013
引用本文: 雷亚栋, 张峰, 杨全, 张敬昕, 蒋磊, 刘仁强. 热带地区出射长波辐射的长程持续性研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(3): 426-432. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.013
Ya-dong LEI, Feng ZHANG, Quan YANG, Jing-xin ZHANG, Lei JIANG, Ren-qiang LIU. Long-Term Memory Behaviors For Outgoing Longwave Radiation in the Tropics[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(3): 426-432. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.013
Citation: Ya-dong LEI, Feng ZHANG, Quan YANG, Jing-xin ZHANG, Lei JIANG, Ren-qiang LIU. Long-Term Memory Behaviors For Outgoing Longwave Radiation in the Tropics[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(3): 426-432. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.013

热带地区出射长波辐射的长程持续性研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.013
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41305004

国家自然科学基金项目 91537213

国家自然科学基金项目 41575040

中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开放课题 2016LASW-B07

详细信息
    通讯作者:

    张峰,男,浙江省人,博士,主要从事大气辐射和气候变化研究。E-mail:feng_zhang126@126.com

  • 中图分类号: P422

Long-Term Memory Behaviors For Outgoing Longwave Radiation in the Tropics

  • 摘要: 为了探索热带地区出射长波辐射(OLR)的内在变化规律,利用去趋势波动分析(DFA)方法,对整个热带地区(0~357.5 °E,22.5 °S~22.5 °N)1979—2013年NOAA逐日的OLR资料进行分析。研究结果表明:整个热带地区的OLR存在幂律相关,其标度指数值主要集中在0.65~0.72之间,具有较好的长程相关性(或持续性)。西太平洋、刚果盆地和南美洲因对流发展旺盛,导致上空高云量偏大,OLR值主要取决于云顶温度和云量,而云本身变化较快,使得该地区OLR表现出较弱的长程持续性;中东太平洋、大西洋和撒哈拉沙漠地区上空高云量偏少,OLR值主要取决于海表或陆表的温度,而海表或陆表温度变化相对比较缓慢,使得该地区OLR表现出较强的长程持续性。此外,通过随机打乱逐日OLR时间序列去除趋势和相关性,进一步验证了热带地区OLR的长程持续性是由时间序列的分形特征造成的。

     

  • 图  1  1979—2013年热带地区OLR年平均计算结果    单位:W/m2

    图  2  热带地区A(a、c)、B(b、d)两个格点去除季节循环的时间序列(a、b)及累积离差(c、d)分布

    图  3  热带地区A(a、c)、B(b、d)两个格点OLR的DFA分析结果

    空心圆线为DFA2得到的分布曲线,直线为空心圆线的线性拟合线。

    图  4  热带地区OLR标度指数分布

    图  5  热带地区高云的气候态分布特征

    图  6  整个热带地区OLR随机打乱前(a)、后(b)的标度指数概率密度分布

    表  1  整个热带地区OLR随机打乱前、后的标度指数主要参数

    主要参数 平均值 标准差 最大值 最小值
    原始序列 0.69 0.06 0.92 0.54
    随机打乱之后的序列 0.50 0.01 0.58 0.46
    下载: 导出CSV
  • [1] TALKNER P, WEBER R O. Power spectrum and detrended fluctuation analysis: Application to daily temperatures[J]. Phys Rev E, 2000, 62(1): 150.
    [2] KANTELHARDT J W. Fractal and multifractal time series[M]//Mathematics of complexity and dynamical systems. Springer-Verlag New York, 2011: 463-487.
    [3] PENG C K, BULDYREV S V, HAVLIN S, et al. Mosaic organization of DNA nucleotides[J]. Phys Rev E, 1994, 49(2): 1 685.
    [4] KOSCIELNY-BUNDE E, BUNDE A, HAVLIN S, et al. Indication of a universal persistence law governing atmospheric variability[J]. Phys Rev Lett, 1998, 81(3): 729.
    [5] MONETTI R A, HAVLIN S, BUNDE A. Long-term persistence in the sea surface temperature fluctuations[J]. Phys A: Stat Mech Appl, 2003, 320: 581-589.
    [6] EICHNER J F, KOSCIELNY-BUNDE E, BUNDE A, et al. Power-law persistence and trends in the atmosphere: A detailed study of long temperature records[J]. Phys Rev E, 2003, 68(4): 6 133.
    [7] KIRÁLY A, JÁNOSI I M. Detrended fluctuation analysis of daily temperature records: Geographic dependence over Australia[J]. Meteor Atmos Phy, 2005, 88(3-4): 119-128.
    [8] KIRÁLY A, BARTOS I, JÁNOSI I M. Correlation properties of daily temperature anomalies over land[J]. Tellus A, 2006, 58(5): 593-600.
    [9] JIANG L, LI N, FU Z, et al. Long-range correlation behaviors for the 0-cm average ground surface temperature and average air temperature over China[J]. Theor Appl Climatol, 2015, 119(1-2): 25-31.
    [10] YUAN N, FU Z, MAO J. Different scaling behaviors in daily temperature records over China[J]. Phys A: Stat Mech Appl, 2010, 389(19): 4 087-4 095.
    [11] JIANG L, YUAN N, FU Z, et al. Subarea characteristics of the long-range correlations and the index χ for daily temperature records over China[J]. Theor Appl Climatol, 2012, 109(1-2): 261-270.
    [12] BARTOS I, JÁNOSI I M. Nonlinear correlations of daily temperature records over land[J]. Nonlin Proce Geophys, 2006, 13(5): 571-576.
    [13] BUNDE A, HAVLIN S, KOSCIELNY-BUNDE E, et al. Long term persistence in the atmosphere: Global laws and tests of climate models[J]. Physica A: Statist Mechan Applicat, 2001, 302(1): 255-267.
    [14] FRAEDRICH K, BLENDER R. Scaling of atmosphere and ocean temperature correlations in observations and climate models[J]. Phys Rev Lett, 2003, 90(10): 108 501.
    [15] BLENDER R, FRAEDRICH K. Long time memory in global warming simulations[J]. Geophys Res Lett, 2003, 30(14): 1 769-1 772.
    [16] RITSON D. Comment on "Global climate models violate scaling of the observed atmospheric variability"[J]. Physical Review Letters, 2004, 92(15): 9 803.
    [17] VYUSHIN D, ZHIDKOV I, HAVLIN S, et al. Reply to the Comment on "Volcanic forcing improves Atmosphere-Ocean Coupled General Circulation Model scaling performance"[J]. Geophys Res Lett, 2004, 312(22): L10206.
    [18] 赵珊珊, 何文平.基于长程相关性特征的北京气候中心气候系统模式对中国气温的模拟性能评估[J].物理学报, 2014, 63(20): 209 201.
    [19] KANTELHARDT J W, KOSCIELNY-BUNDE E, RYBSKI D, et al. Long-term persistence and multifractality of precipitation and river runoff records[J]. J Geophys Res: Atmospheres (1984-2012), 2006, 111(D1).
    [20] BUNDE A, BüNTGEN U, LUDESCHER J, et al. Is there memory in precipitation?[J]. Nature Climate Change, 2013, 3(3): 174-175.
    [21] 郑祚芳, 张秀丽, 曹洪兴, 等.用去趋势涨落分析研究北京气候的长程变化特征[J].地球物理学报, 2007, 50(2): 422-424.
    [22] CHEN X, LIN G, FU Z. Long-range correlations in daily relative humidity fluctuations: A new index to characterize the climate regions over China[J]. Geophys Res Lett, 2007, 34(7): L07804.
    [23] LIN G, CHEN X, FU Z. Temporal-spatial diversities of long-range correlation for relative humidity over China[J]. Phys A: Stat Mech Appl, 2007, 383(2): 585-594.
    [24] http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.interp_OLR.html.
    [25] BEN-AVRAHAM D, HAVLIN S. Diffusion and reactions in fractals and disordered systems[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2000, 104(5-6): 1 407-1 408.
  • 加载中
图(6) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  874
  • HTML全文浏览量:  84
  • PDF下载量:  602
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-19
  • 修回日期:  2016-12-19
  • 刊出日期:  2017-06-01

目录

    /

    返回文章
    返回