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

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

洪梅 刘科峰 张栋 张韧 葛晶晶

洪梅, 刘科峰, 张栋, 张韧, 葛晶晶. 基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究[J]. 热带气象学报, 2020, 36(2): 166-179. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.017
引用本文: 洪梅, 刘科峰, 张栋, 张韧, 葛晶晶. 基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究[J]. 热带气象学报, 2020, 36(2): 166-179. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.017
Mei HONG, Ke-feng LIU, Dong ZHANG, Ren ZHANG, Jing-jing GE. THE CORRELATION OF THE WESTERN PACIFIC SUBTROPICAL HIGH INTERANNUAL VARIABILITY WITH TROPICAL SST AND ATMOSPHERIC CIRCULATION ANOMALIES BASED ON THE CROSS-WAVELET ANALYSIS[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2020, 36(2): 166-179. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.017
Citation: Mei HONG, Ke-feng LIU, Dong ZHANG, Ren ZHANG, Jing-jing GE. THE CORRELATION OF THE WESTERN PACIFIC SUBTROPICAL HIGH INTERANNUAL VARIABILITY WITH TROPICAL SST AND ATMOSPHERIC CIRCULATION ANOMALIES BASED ON THE CROSS-WAVELET ANALYSIS[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2020, 36(2): 166-179. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.017

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.017
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目 41875061

江苏省自然科学基金面上项目 BK20161464

国防科技大学校内科研项目 ZK18-03-48

详细信息
    通讯作者:

    洪梅, 女, 江苏省人, 博士, 讲师, 主要从事海洋气象学研究。E-mail:flowerrainhm@126.com

  • 中图分类号: P466

THE CORRELATION OF THE WESTERN PACIFIC SUBTROPICAL HIGH INTERANNUAL VARIABILITY WITH TROPICAL SST AND ATMOSPHERIC CIRCULATION ANOMALIES BASED ON THE CROSS-WAVELET ANALYSIS

  • 摘要: 西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。

     

  • 图  1  副高强度指数的时间序列

    蓝线表示原始时间序列, 红线表示滤波后的时间序列。

    图  2  强度指数的功率谱图

    图  3  4个副高影响因子的时间序列变化图

    蓝色表示滤波前, 红色表示滤波后。a. Niño3指数的时间序列; b. 赤道西太平洋指数的时间序列; c. 暖池区指数的时间序列; d. 赤道纬向西风指数的时间序列。

    图  4  4个副高影响因子的小波能量谱

    a. Niño3指数的小波能量谱; b. 赤道中太平洋指数的小波能量谱; c. 暖池区指数的小波能量谱; d. 赤道纬向西风指数的小波能量谱。

    图  5  两个正弦周期信号的小波交叉谱

    图  6  强度指数、 脊线指数和 Niño3指数的交叉小波能量谱和相干谱

    a.强度指数与 Niño3指数的交叉小波能量谱; b.强度指数与 Niño3指数的小波相干谱; c. 脊线指数与 Niño3指数的交叉小波能量谱; d. 脊线指数与 Niño3指数的小波相干谱。

    图  7  强度指数、 脊线指数和 MPSST指数的交叉小波能量谱和相干谱

    Figure  7.  a. 强度指数与 MPSST指数的小波相干谱; b. 强度指数与 MPSST指数的交叉小波能量谱; c. 强度指数与 MPSST指数的交叉小波能量谱;d. 强度指数与 MPSST指数的小波相干谱。

    图  8  强度指数、 脊线指数和 WWI指数的交叉小波能量谱和相干谱

    强度指数与 WWI指数的交叉小波能量谱; b. 强度 指数与 WWI指数的小波相干谱; c. 脊线指数与 WWI指数的交叉小波能量谱; d. 脊线指数与 WWI指数的小波相干谱。

    图  9  副高年际变率与相关因子相互关系作用图

  • [1] 何超, 周天军, 邹立维, 等.夏季西北太平洋副热带高压的两种年际变率模态[J].中国科学:地球科学, 2012, 42(12):1923-1936.
    [2] 张庆云, 陶诗言, 陈烈庭.东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流[J].气象学报, 2003, 61(4):559-568.
    [3] SUI C H, CHUNG P H, LI T. Interannual and interdecadal variability of the summer time wstern North Pacific subtropical high[J]. Geophys Res Lett, 2007, 34(11):L11701.
    [4] 王黎娟.我国南方持续性强降水期西太副高短期位置变异的特点、成因及其数值模拟[D].南京: 南京信息工程大学, 2009.
    [5] 邹立维, 周天军, 吴波, 等. GAMIL CliPAS试验对夏季西太平洋副热带高压的预测[J].大气科学, 2009, 33(5):959-970.
    [6] 何超, 周天军, 吴波.影响夏季西北太平洋副热带高压年际变率的关键海区及影响机制[J].气象学报, 2015, 73(5):940-951.
    [7] 刘芸芸, 丁一汇, 高辉, 等.西太平洋副热带高压的准两年振荡及其与热带海温和大气环流异常的关系[J].科学通报, 2013, 58(27):2845-2853.
    [8] WANG B, WU R G, FU X H. Pacific-East Asian teleconnection:How does ENSO affect East Asian climate?[J] J Climate, 2000, 13(9):1517-1536.
    [9] XIE S P, HU K M, HAFNER J, et al. Indian Ocean Capacitor Effect on Indo-Western Pacific Climate during the Summer following El Niño[J]. J Climate, 2009, 22:730-747.
    [10] MATSUMURA S, SUGIMOTO S, TOMONORI S. Recent intensification of the Western Pacific subtropical high associated with the East Asian summer monsoon[J]. J Climate, 2015, 28(7):2873-2883.
    [11] GRINSTED A, MOORE J C, JEVREJEVA S. Application of the cross wavelet transform and wavelet coherence to geophysical time series[J]. Nonlinear Processes in Geophysics, 2004, 11:561-566.
    [12] TORRENCE C, COMPO G P. A practical guide to wavelet analysis[J]. Bulletin of the American Meteorological Society, 1998, 79(1):61-78.
    [13] 王勇, 丁园圆, 刘峰贵.西宁近48a来气温变化的多时间尺度分析[J].国土与自然资源研究, 2006, 21(1):48-50.
    [14] 纪忠萍, 谷德军.广州近百年来气候变化的多时间尺度分析[J].热带气象学报, 1999, 15(1):48-55.
    [15] 中央气象台长期预报组.长期天气预报技术经验总结(附录)[M].北京: 中央气象台, 1976: 5-6.
    [16] HONG M, ZHANG R, YAN H Q, et al. Correlation analysis of the western Pacific subtropical high and eastern Asian summer monsoon system based on fuzzy systems and dynamical model inversion forecast[J]. J Trop Meteor, 2015, 21(1):34-45.
    [17] 洪梅, 张韧, 张海洋, 等.西太平洋副热带高压季节内异常活动与亚洲夏季风系统的时延相关特征[J].大气科学学报, 2014, 37(6):705-714.
    [18] HUANG Y Y, LI X F. The iInterdecadal variation of the Western Pacific Subtropical High as measured by 500 hPa eddy geopotential height[J]. Atmospheric and Oceanic Science Letters, 2015, 8(6):371-375.
    [19] CHEN M Y, YU J Y, WANG X, et al. The changing impact mechanisms of a diverse El Niño on the Western Pacific Subtropical High[J]. Geophy Res Lett, 2019, 46(2):1-12, DOI:10.1029/2018GL081131.
    [20] XIANG, B, WANG B, YU W, et al. How can anomalous western North Pacific subtropical high intensify in late summer?[J] Geophysical Research Letters, 2013, 40, 2349-2354. https://doi.org/10.1002/grl.50431.
    [21] 金爱浩, 曾刚, 余晔, 等.南亚高压与西太平洋副热带高压经纬向位置配置对中国东部夏季降水的影响[J].热带气象学报, 2018, 34(6):806-818.
    [22] 苏同华, 吕思思, 袁卓建.1998年长江流域二度梅建立过程中西太平洋副热带高压异常调整的机制分析[J].热带气象学报, 2017, 33(5):588-597.
    [23] 孙圣杰, 李栋梁.近60年气候冷暖波动背景下西太平洋副高特征的变异及其与海温关系的变化[J].热带气象学报, 2016, 32(5):697-707.
    [24] 王成林, 邹力.西太平洋副热带高压的年际变率及其与ENSO的相关性[J].热带气象学报, 2004, 30(2):137-144.
    [25] 王彰贵, 邢如楠, 陈幸荣.赤道太平洋西风异常与ElNino的关系[J].大气科学, 2004, 28(3):441-457.
    [26] 徐一丹, 李建平, 汪秋云, 等.全球变暖停滞的研究进展回顾[J].地球科学进展, 2019, 34(2):65-80.
    [27] NIDHEESH A G, LENGAIGNE M, VIALARD J, et al.Decadal and long-term sea level variability in the tropical Indo-Pacific Ocean[J]. Climate Dynamics, 2013, 41(2):381-402.
    [28] PAEK H, YU J Y, ZHENG F, et al. Impacts of ENSO diversity on the western Pacific and North Pacific subtropical highs during boreal summer[J]. Climate Dynamics, 2016, https://doi.org/10.1007/s00382-016-3288-z.
    [29] LIU Q, WANG D, WANG X, et al. Thermal variations in the South China Sea associated with the eastern and Central Pacific El Niño events and their mechanisms[J]. Journal of Geophysical Research:Oceans, 2014, 119(12):8955-8972. https://doi.org/10.1002/2014JC010429
    [30] 丁裕国, 江志红, 施能, 等.奇异交叉谱分析及其在气候诊断中的应用[J].大气科学, 1999, 23(1):91-100.
    [31] 孙卫国, 程炳岩.交叉小波功率谱在区域气候分析中的应用[J].应用气象学报, 2008, 19(4):479-487.
    [32] TAN W, WANG X., WANG W Q, et al. Different responses of sea surface temperature in the South China Sea to various El Niño events during boreal autumn[J]. J Climate, 2016, 29, 1127-1142. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-15-0338.1.
  • 加载中
图(9)
计量
  • 文章访问数:  518
  • HTML全文浏览量:  87
  • PDF下载量:  29
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-15
  • 修回日期:  2019-12-18
  • 刊出日期:  2020-04-01

目录

    /

    返回文章
    返回