MULTI-SCALE CHARACTERISTICS OF THE CROSS-EQUATORIAL FLOWS AROUND THE SOUTH CHINA SEA AND ITS RELATIONS WITH CIRCULATION AND PRECIPITATION
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摘要: 利用NCAR/NCEP-1再分析资料、NOAA的OLR资料以及GPCP降水资料等，通过功率谱分析、超前滞后回归等方法，对夏季南海周边105 °E、125 °E以及150 °E三支越赤道气流进行了多尺度特征分析，重点探讨三支越赤道气流季节内振荡与热带大气环流异常及南海周边降水的联系。结果表明，在季节内时间尺度上，105 °E与125 °E越赤道气流均具有10~20 d以及30~60 d低频振荡显著周期，而150 °E越赤道气流则以10~20 d周期为主。在年际尺度上，105 °E、125 °E、150 °E越赤道气流分别具有2~4年、2~3年、2~6年振荡周期。无论是季内还是年际变化，皆以105 °E与125 °E这两支越赤道气流之间关系较密切。南亚-南海-西太平洋地区对流层低层10~20 d振荡的气旋(对流加强)和反气旋(对流减弱)的环流活动变化，决定着105 °E及125 °E越赤道气流的10~20 d振荡的演变。这两支越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常变化与热带夏季季节内振荡(BSISO)的演变过程非常相似，而150 °E越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常低频环流则与南半球热带辐合带关系密切。105 °E及125 °E越赤道气流的季节内振荡及年际异常均与南海周边降水异常密切相关。Abstract: Multi-scale characteristic analysis of the three cross-equatorial flows at 105 °E, 125 °E and 150 °E around the South China Sea in summer was carried out, and the relationships among the intra-seasonal oscillations of the three cross-equatorial flows and the tropical atmospheric circulation anomalies and precipitation around the South China Sea are discussed by power spectrum analysis, lead-lag regression and other methods, based on the NCAR/NCEP-1 reanalysis data, NOAA's OLR data, and GPCP precipitation data, etc. The results show that the 105 °E and 125 °E cross-equatorial flows have significant periods of 10~20 d and 30~60 d low-frequency oscillations on the subseasonal scale, while the 150 °E cross-equatorial flow is dominated by 10~20 d periods. On the interannual scale, the 105 °E, 125 °E and 150 °E cross-equatorial flows have oscillation periods of 2~4 years, 2~3 years, and 2~6 years, respectively. The relationship between 105 °E and 125 °E cross-equatorial flow is very close in both intraseasonal and interannual time scale. A pair of cyclone (convection enhancement) and anticyclone (convection weakening) circulation with 10~20 d oscillating at low troposphere in the South Asia-South China Sea-West Pacific region determines the 10~20 d oscillation of the evolution of 105 °E and 125 °E cross-equatorial flows. The anomalous variation associated with the 30~60 d oscillations of the above two cross-equatorial flows are very similar to the evolution of the tropical summer seasonal oscillations (BSISO), while the anomalous low-frequency circulation accompanied by the 30~60 d oscillation of the 150 °E cross-equatorial flow is closely related to the tropical convergence zone in the southern hemisphere. The intraseasonal oscillations and interannual anomalies of the 105 °E and 125 °E cross-equatorial flows are significantly correlated with precipitation anomalies around the South China Sea.
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Key words:
- Meteorology /
- cross-equatorial flow /
- Multi-scale /
- South China Sea /
- circulation /
- summer precipitation
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图 2 三支越赤道气流夏季平均年际小波分析的能量谱(a，黑实线以外表示头部影响区域，彩实线为小波能量谱值，填色区为超过0.05的显著性水平检验)和平均小波功率谱曲线图(b，虚线是0.05显著性检验曲线)
图 3 夏季三支越赤道气流1948—2014年逐年功率谱值与0.05显著性水平谱值之比(左，横坐标为年份，纵坐标为周期(天)，等值线间隔为0.5，阴影区为比值大于1的区域，表示超过0.05显著性水平检验)和比值的67年平均(右，纵坐标为对比值，横坐标为周期(天)，虚线为0.05显著性水平检验)
图 4 1948—2014年105°E和125°E越赤道气流夏季逐日强度超前滞后相关系数的逐年分布图(左，纵坐标为超前滞后时间(天)，负数代表前一支越赤道气流超前后一支气流，正数则为滞后，填色部分显示相关系数绝对值大于0.1的部分，均通过0.05显著性检验)和多年平均曲线图(右，红线为0.05显著性检验标准)
图 5 1948—2014年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道气流与10~20 d滤波的925 hPa风场超前滞后回归方框中的-8~6依次为风场超前(滞后)于越赤道气流的天数，阴影区域为通过0.05的显著性检验(经向风v＞0为红色，v≤0为蓝色)。
图 6 1979—2012年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道气流与10~20 d滤波的OLR场超前滞后回归打点区域为通过0.05的显著性检验，方框中的-8~6依次为OLR场超前(滞后)于越赤道气流的天数。
图 7 1948—2014年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道气流与30~60 d滤波的925 hPa风场超前滞后回归阴影区域为通过0.05的显著性检验，方框中的-28~21依次为风场超前(滞后)于越赤道气流的天数。
图 8 1979—2012年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道气流与30~60滤波的OLR场超前滞后回归打点区域为通过0.05的显著性检验，方框中的-28~21依次为OLR场超前(滞后)于越赤道气流的天数。
图 9 1979—2012年夏季150°E越赤道气流与30~60 d滤波的风场(左)、OLR场(右)超前滞后回归打点区域为通过0.05的显著性检验，方框中的-28~21依次为风场、OLR场超前(滞后)于越赤道气流的天数。
图 10 1997—2014年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道气流与10~20 d滤波的GPCP降水场超前滞后回归阴影区域为通过0.05的显著性检验，方框中的-8~6依次为降水场超前(滞后)于越赤道气流的天数。
图 11 1997—2014年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道气流与30~60 d滤波的GPCP降水场超前滞后回归阴影区域为通过0.05的显著性检验，方框中的-28~21依次为降水场超前(滞后)于越赤道气流的天数。
图 12 三支越赤道气流强度正负异常年的南海周边降水场(使用GPCP降水资料)
a.正异常年；b.负异常年；c.正异常年减去负异常年。红色方框内为下文特别关注的降水异常显著区域。
表 1 三支越赤道气流强度的分尺度相关系数
越赤道气流 原相关系数 年际相关系数 年代际相关系数 105°E和125°E 0.69 0.77 0.74 125 °E和150°E 0.44 0.59 0.38 105°E和150°E 0.56 0.58 0.64 
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表 2 三支越赤道气流强度的正负异常年
气流强度 正异常年 负异常年 105°E 1987、1994、1997、2006、2012 1989、1996、1998、2010、2013 125 °E 1985、1987、1990、1991、2006、2009、2011、2012 1995、1996、1998、1999、2000、2010 150°E 1982、1987、1993、1997、2002、2014 1988、1989、1999.
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