ISSN 1004-4965

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中低纬海气相互作用的耦合模态变化研究

黄勇 黄刚 王业桂 王颖

黄勇, 黄刚, 王业桂, 王颖. 中低纬海气相互作用的耦合模态变化研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(6): 861-873. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.007
引用本文: 黄勇, 黄刚, 王业桂, 王颖. 中低纬海气相互作用的耦合模态变化研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(6): 861-873. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.007
Yong HUANG, Gang HUANG, Ye-gui WANG, Ying WANG. MID-LOW LATITUDE AIR-SEA INTERACTION IN THE COUPLING CHANGES[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(6): 861-873. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.007
Citation: Yong HUANG, Gang HUANG, Ye-gui WANG, Ying WANG. MID-LOW LATITUDE AIR-SEA INTERACTION IN THE COUPLING CHANGES[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(6): 861-873. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.007

中低纬海气相互作用的耦合模态变化研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.007
基金项目: 

国家重点基础研究发展计划(973计划)项目 2012CB955604

国家自然科学基金 41375105

国家自然科学基金 41425019

国家自然科学基金 41661144016

中国博士后科学基金 2015M571093

详细信息
    通讯作者:

    黄勇,男,江苏省人,工程师,博士,主要从事热带气旋、海气相互作用等研究。E-mail: huangyong@lasg.iap.ac.cn

  • 中图分类号: P461

MID-LOW LATITUDE AIR-SEA INTERACTION IN THE COUPLING CHANGES

  • 摘要: 利用1948—2003年的NCEP再分析资料和英国气象局Hadley气候预测和研究中心的海表面温度资料,从整体分析地球中低纬三大洋海气耦合系统的角度出发,使用SVD方法研究中低纬海气相互作用的耦合变化。结果表明,中低纬海气相互作用是一个有机的耦合整体,其变化不管从年际还是年代际上都存在耦合相关性,这一点给我们提出了一个新的研究全球范围海气耦合变化的思路。提取的海气耦合基本模态的正、负异常年份的海温和风场异常合成分析结果显示,当赤道东太平洋的海水偏暖时,热带印度洋和热带大西洋的海水也偏暖,热带西太平洋直至中纬度太平洋的海温总体偏冷。就印度洋而言非洲大陆以南30~50 °S的大片海区存在明显的海温负异常。北美洲大陆的东岸30 °N以北和南美洲大陆的东岸30 °S以南的海区都为明显的海温负异常。当赤道东太平洋的海水偏冷时各大海区的海温分布情况反之。

     

  • 图  1  各研究区域的定义范围

    图  2  印度洋海温异常和1 000 hPa风场异常SVD分解第一、第二模态的空间分布和与之对应的海温异常的时间系数序列

    a和d分别是全球模的海温和风场异常分布,b和e分别是局地模的海温异常和风场异常分布,c和f分别是经标准化处理后的全球模(阴影)和局地模(黑实线)海温异常的第一(c)和第二(f)模态时间系数序列,空间分布的等值线均扩大1 000倍。

    图  3  图 2,但为太平洋的分析结果

    图  4  图 2,但为大西洋的分析结果

    图  5  三大洋比较区域的范围定义

    图  6  1948—2003年印度洋(a)、太平洋(b)和大西洋(c)的低纬(阴影)和中纬度地区(曲线)的六个区域平均的海温异常序列

    图  7  7次正异常事件合成的超前滞后12个月的海温和风场异常演变

    -12—12表示从盛期前12个月到盛期后12个月,时间间隔为4个月。

    图  8  图 7,但为9次负异常事件的合成

    表  1  SVD分解前十个模态奇异向量的方差贡献

    模态 全球中低纬 印度洋 太平洋 大西洋
    第一 52.39 67.66 64.13 47.19
    第二 25.58 11.91 19.95 23.17
    第三 3.70 7.99 4.42 10.66
    第四 3.09 3.67 3.01 5.88
    第五 2.05 2.67 1.47 5.01
    第六 1.97 1.99 1.24 2.05
    第七 1.38 0.94 0.87 1.55
    第八 1.11 0.67 0.80 1.01
    第九 0.95 0.54 0.57 0.75
    第十 0.88 0.39 0.51 0.58
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    表  2  奇异向量时间系数的相关系数

    模态 全球中低纬 印度洋 太平洋 大西洋
    第一 0.85 0.77 0.85 0.72
    第二 0.77 0.72 0.73 0.57
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    表  3  各区域海温第一模态时间系数的相关系数

    区域 全球中低纬 印度洋 太平洋 大西洋
    全球中低纬 1 0.84 0.90 0.35
    印度洋 0.84 1 0.56 0.45
    太平洋 0.90 0.56 1 0.13
    大西洋 0.35 0.45 0.13 1
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    表  4  各区域海温第二模态时间系数的相关系数

    区域 全球中低纬 印度洋 太平洋 大西洋
    全球中低纬 1 0.68 0.71 -0.02
    印度洋 0.68 1 0.58 0.08
    太平洋 0.71 0.58 1 0.44
    大西洋 -0.02 0.08 0.44 1
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    表  5  各区域SVD分解纬向和经向风速比(Σ|u|/Σ|v|)

    模态 全球中低纬 印度洋 太平洋 大西洋
    第一 1.50 1.24 1.73 0.92
    第二 1.40 0.96 1.58 1.43
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    表  6  三大洋比较区域平均海温异常序列的相关系数

    相关系数 低纬度印度洋 中纬度印度洋 低纬度太平洋 中纬度太平洋 低纬度大西洋 中纬度大西洋
    低纬度印度洋 1 0.71 0.68 -0.44 0.35 -0.46
    中纬度印度洋 0.71 1 0.53 -0.46 0.36 -0.41
    低纬度太平洋 0.68 0.53 1 -0.57 0.39 -0.44
    中纬度太平洋 -0.44 -0.46 -0.57 1 -0.31 0.33
    低纬度大西洋 0.35 0.36 0.39 -0.31 1 -0.33
    中纬度大西洋 -0.46 -0.41 -0.44 0.33 -0.33 1
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-09
  • 修回日期:  2017-07-18
  • 刊出日期:  2017-12-01

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