南海海面风与海面温度耦合模态分析

为了研究南海海面风与海面温度的相互关系,利用相关分析、经验正交函数分解、奇异值分解等方法对49a的COADS资料的南海海域的海表面温度异常(SSTA)和海表面风异常(SSWA)进行分析。SSTA的EOF1解释了总方差的50.8%,该模态与整个南海SSTA同步变化,时间系数主周期为2~3a,该系数滞后5个月,与Nino3.4指数的相关系数达到0.423;SSWA的EOF1解释了总方差的25.1%,与整个南海SSWA同向变化,时间系数的主要周期为4~8a,但与Nino3.4指数的同步相关系数只有0.04,SSTA和SSWA的SVD分析结果第一模态的方差贡献为86.7%,空间分布很好地体现了SSTA和SSWA之间的正反馈机制,左右奇异向量时间系数达到0.5,且时间系数的主要周期都为4~8a,证实了南海海域海-气耦合的主模态为ENSO模态。     

北太平洋海面高度低频变化特征及其影响因素

为了解北太平洋海面高度年际、年代际变化特征及其影响,基于1961年1月至2010年12月的简单海洋资料同化(SODA)海面高度再分析资料,采用经验正交函数(EOF)、小波分析、交叉小波等方法研究北太平洋海面高度低频时空变化特征及其影响因素。结果表明:1961-2010年期间,北太平洋沿岸地区和副热带海域海面高度存在明显上升趋势,而中纬度太平洋存在下降趋势;海面高度EOF第一模态为年际变化,呈东西反位相分布;第二模态为年代际变化,以黑潮主轴(约30°N)为界,呈"跷跷板"式分布;海面高度异常与Nino3.4指数在热带太平洋和东太平洋呈正相关,在西太平洋为负相关,且相关性随纬度升高而减弱;海面高度异常与太平洋10年涛动(PDO)指数在大洋中纬度海域显著相关,热带中东太平洋海域二者为正相关;北太平洋海面高度年代际变化和年际变化的主要影响因素分别为PDO振荡、厄尔尼诺/南方涛动现象(ENSO)。     

北部湾海表面温度变化特征及其影响因素分析

【目的】了解北部湾海表面温度(SST)变化特征及其影响因素。【方法】根据NOAA提供的北部湾海域1994~2013年间SST、海面风场、潜热通量、Nino 3.4指数资料,采用平均值法、最小二乘法分析海域冬、夏两季SST分布及变化特征;采用相关系数法计算SST与海面风场、潜热通量及Nino 3.4指数间的相关系数,分析海面风场、潜热通量、厄尔尼诺效应对SST的影响。【结果】1994~2013年间,北部湾海域冬季SST约为19.0~24.0℃,大致呈"北冷南暖"的特点,夏季SST相差不大,约为28.6~29.8℃;海域冬季以降温为主,幅度约为-0.03℃/a,夏季则表现为小幅度升温,幅度约为0.01℃/a;纬向风、潜热通量对SST影响较大,厄尔尼诺事件仅在厄尔尼诺显著年对SST有显著的影响。【结论】纬向风、潜热通量对北部湾SST影响较大,厄尔尼诺现象在厄尔尼诺显著年对SST有较大的影响。     

热带印度洋海面温度与高度的相关性分析

基于海面温度与海面高度异常的月均数据,采用EOF、SVD和功率谱分析等方法,对热带印度洋海面温度与海面高度进行特征分析,研究两者在时空结构上的相关性。利用EOF方法分析出海面温度第二模态与海面高度第一模态的空间结构类似,呈现偶极型。相关分析与功率谱表明,两模态的时间序列存在滞后相关和类似的周期结构。SVD结果显示,第一耦合模态的相关系数达0.7左右,且左右场的空间形态呈现东西反相。这表明,海面高度偶极型与海面温度的单极型和偶极型存在着相关。同时,海面高度指数也表现与偶极子指数类似的结构特征。针对上述诊断分析事实特征,对海面温度和海面高度偶极子形成的物理机制进行了初步分析,总结了前人所做的一些工作,指出其中可能的影响因素。     

EOF分解与Kalman滤波相结合的副高位势场数值预报优化

用经验正交分解和Kalman滤波相结合的方法,建立了夏季500 hPa位势高度场数值预报误差修正模型,以改进副高数值预报效果,提高副高预报准确率.首先用经验正交分解（EOF）方法将T106数值预报500 hpa位势高度场分解为彼此正交的空间结构模态和相应的时间系数的线性组合,随后选取前15个模态的时间系数（其方差贡献98.7%）序列,分别建立了各自的Kalman（卡尔曼）滤波模型,最后用优化出的时间系数与相应的空间结构场进行EOF重构,进而得到修正后的副高位势预报场.修正后的位势场与原始的数值预报场的对比结果表明,该修正模型可对副高数值预报误差进行有效修正,优化后的预报效果较原始数值预报场有明显改进提高.     

基于EOF分析的江苏省沿江7市梅雨量变化特征

使用江苏省沿江7市(南京、苏州、无锡、常州、镇江、扬州、南通)梅雨期具有典型代表性的梅雨量序列,1954—2013年共60 a资料,通过EOF分解法计算出特征向量分布、时间系数序列,并根据特征向量方差贡献,确定出梅雨季东旱西涝或东涝西旱的基本空间分布型,同时结合分解出的时间系数,分析出江苏省沿江地区梅雨季降水量的长期趋势及年代际变化具有明显的区域特征.20世纪80年代末以前地区梅雨季降水量表现为东涝西旱,而20世纪90年代以后则表现为东旱西涝.进入20世纪80年代以来,南京、无锡、常州、镇江的梅雨季节降水量异常明显,其余各地区整体上变化不明显.同时,辅助以Morlet小波分析方法,通过小波能量密度研究了第1主分量时间系数的年际及年代际振荡随时间的演变及其方差贡献率.结果表明,江苏省沿江地区的梅雨量存在一个显著3~4 a的年际振荡周期和13~14 a的年代际振荡周期,1975到1980年,3~4 a振荡对年际振荡贡献较大,而13~14 a尺度振荡对年代际振荡的方差贡献则主要集中在20世纪70年代以后.     

北太平洋海浪特征分析

利用最新的欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)提供的1979—2014年逐6 h的ERA-Interim有效波高和风速数据,分析近36a北太平洋海浪场的变化特征。结果表明:有效波高经验正交函数分解(EOF)的第1模态呈同相位分布,该模态与太平洋10 a涛动指数(PDO)和厄尔尼诺事件(ENSO)呈显著的遥相关,可以通过这些气候因子的变化来预测有效波高的年代际变化;第2模态表明北太平洋西部海域的有效波高有显著的递增趋势,而东部海域则逐渐减小;第3模态以45°N为界,西风带呈现高低纬反相的双涡型分布,并有显著的2.5 a左右年际变化周期。北太平洋海域有效波高和风速重现期极值的大值区位于西风带,重现期越长,日本群岛南部海域风速加强越显著,加强的极值区延伸到中国的东海甚至是菲律宾群岛的东部海岸。     

GNSS形变序列的信号提取方法比较分析研究

如何从观测数据序列中准确提取信号是GNSS数据处理的主要研究内容之一。经验模态分解和局部均值分解是提取信号的较为常用的2种时频分析方法,与其相比,奇异谱分析法能够准确识别提取时间序列中的趋势周期信号且不需要先验信息。因此文中利用奇异谱分析法对GNSS数据进行深入分析提取变形信号,并与局部均值分解和经验模态分解2种方法进行对比,分析3种方法提取信号的效果。鉴于奇异谱分析识别周期和趋势信号的优势,实验结果表明奇异谱分析与其它2种方法相比能更为准确的提取信号,是一种有效的GNSS数据处理分析信号提取方法。     

沃克环流的强度、位置及其对ENSO循环的影响

通过分析1948～2001年Nino 3海区的海农温度距平（SSTA）、南方涛动指数（SOI）以及沃克环流的强度与位置,以及它们之间的内在联系。本文确定了ENSO循环中冷,暖事件的起止年月。结果表明：EI Nino年Nino 3的SSTA异常偏高,SOI为负值,沃克环流减弱东移,其上升支由印度尼西亚移刘日界线附近,其指数也为负,即说明赤道西太平洋地区纬向风距平以辐散为主,而赤道中、东太平洋地区以辐舍为主;La Nina年则刚好相反。并发现西太平洋纬向环流圈强度的变化对赤道太平洋东部海温的变化有重要的控制作用,西太平洋纬圈环流强度的变化超前于赤道东太平洋海温变化2—3个月,约一个季度。西太平洋季风区纬向环流异常变化可能是赤道太平洋东部海温异常的主要原因。     

1957-2002年北大西洋海表风速时空分布特征及变化周期研究

利用来自ECMWF的ERA-40海表10 m风场资料,采用EOF、功率谱等分析方法,对北大西洋海域海表风场的时空分布特征、变化周期等进行分析,研究发现：（1）北大西洋海域海表风场EOF分析的第一模态呈同位相分布,由高纬至低纬表现出＂高-低-高-低＂的分布特征;第二模态在空间分布特征上,北大西洋中部海域与东西两岸表现出反位相分布;第三模态的等值线也表现出东北-西南向,东部海域和西部海域表现出反位相分布特征,（2）北大西洋海域的海表风速在近44年期间整体呈显著的逐年线性递增趋势。在1958年至1967年期间,海表风速的变化趋势较为平缓,1968-1974年期间则表现出一波较为强劲的递增趋势,在1975年至2001年期间表现出缓慢的递增趋势。（3）北大西洋海域的海表风速存在明显的2.0~2.36年、3.71年以及26年以上的长周期震荡。     

黑潮对中国近海热盐输运的季节和年际变化

应用垂向混合坐标系海洋模式（HYCOM）,对赤道以及北太平洋进行了气候态模拟和1990-1999年的模拟.给出了黑潮对我国近海热量和盐量输运的定量结果,并对其季节和年际变化特征进行了分析.气候态模拟的结果表明,黑潮对东海的热量输运与该区域的海表面热通量同量级,且呈反向变化,热量输运冬季最大,夏季最小,7月为-9×1013W,2月为2.5×1014W,春、秋为过渡季节.黑潮向南海输运的热量除夏季为负值外,其它季节均为正值.黑潮年均向东海输运热量1.67×1014 W,向南海输运热量1.5×1014W.盐量输运的变化趋势与热量一致.对1990-1999年的模拟结果进行小波分析表明,黑潮对东海热量和盐量输运具有4~7年的显著周期,且与厄尔尼诺现象密切相关.厄尔尼诺年,黑潮向东海输运的热量和盐量均有明显减小.黑潮对南海热量和盐量输运的周期约为3~4年.黑潮对南海的热量输运也与厄尔尼诺现象存在负相关关系.     

High resolutionPorites Mg/Ca thermometer for the north of the South China Sea

High resolution Mg/Ca ratios in the skeleton of a Porites lutea from the coastal area in the North of the South China Sea were precisely analyzed by ICP-MS. Compared with the instrument measured SST records, the Mg/Ca ratios strongly correlate with the SSTs, even in time of 1982/83 El Nino. Therefore, a coral Mg/Ca thermometer for the North of the South China Sea was established. Based on ICP-MS technique it can report sea surface temperatures to an accuracy of ±0.5℃.     

Temporal and spatial variabilities of sea surface heights in the northeastern South China Sea

Analyses of sea surface height anomalies (SSHA) from Jan. 1993 to Dec. 2001 measured by TOPEX/Poseidon (T/P) satellite altimetry indicate that there are two energy highs of SSHA fluctuations on both sides of the Luzon Strait. The highs centered at (19.5°N, 119.5°E) and (22.0°N, 124.0°E) respectively, are separated by a low energy band in the Strait. Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis on the "Far Field" suggests that fluctuations of these two areas are mutually independent. EOF analysis on the "Near Field" shows that SSHA oscillation in the northeastern South China Sea (SCS) is dominated by seasonal variations accompanied with significant intra-seasonal and inter-annual fluctuations. Among which, EOFI and EOF2 reflect 66.7% of the total variance. They are both seasonal but showing three months difference in phase. The basic pattern of EOFI appears to be the seasonal SSHA oscillation centered at (18.0°N, 119.0°E) northwest off Luzon Island, which shows maximums (minimums) in August/Septemb     

Arctic dipole anomaly and summer rainfall in Northeast China

A dipole structure anomaly in summer Arctic atmospheric variability is identified in this study, which is characterized by the second mode of empirical orthogonal function （EOF） analysis of summer monthly mean sea level pressure （SLP） north of 70°N, accounting for 12.94% of the variance. The dipole anomaly shows a quasi-barotropic structure with opposite anomalous centers over the Canadian Arctic and the Beaufort Sea and between the Kara Sea and the Laptev Sea. The dipole anomaly reflects alternating variations in location of the polar vortex between the western and eastern Arctic regions. The positive phase of the dipole anomaly corresponds to the center of the polar vortex over the western Arctic, leading to an increase in summer mean rainfall in Northeast China. The dipole anomaly has a predominant 6-year periodicity, and shows interdecadal variations in recent decades.     

吕宋海峡黑潮表层形态EOF模态分析

应用Argos表层漂流浮标资料所指示的浮标轨迹图以及基于卫星高度计资料和三维水动力模型海面高度场数据的经验正交函数(EOF)模态分析,探讨了黑潮在吕宋海峡形变的时空分布特征.结果表明:吕宋海峡黑潮的形态呈现明显的季节变化,其中跨隙形态为其最基本的形态;秋冬两季,部分黑潮水会以流套和分支的形式入侵南海,流套最西可延伸至118°E;春夏季节则儿乎不出现流套或者分支的结构,相反会有一部分南海水汇入黑潮主干.模型数据模态分析结果还再现了冬季黑潮水沿着南海北部陆坡向西入侵的形态.     

The tropical Pacific-Indian Ocean temperature anomaly mode and its effect

Temperature anomaly in the Indian Ocean is closely related to that in the Pacific Ocean because of the Walker circulation and the Indonesian throughflow. So only the El Ni?o/Southern Oscillation (ENSO) in the Pacific cannot entirely explain the influence of sea surface temperature anomaly (SSTA) on climate variation. The tropical Pacific-Indian Ocean temperature anomaly mode (PIM) is presented based on the comprehensive research on the pattern and feature of SSTA in both Indian Ocean and Pacific Ocean. The features of PIM and ENSO mode and their influences on the climate in China and the rainfall in India are further compared. For proving the observation results, numerical experiments of the global atmospheric general circulation model are conducted. The results of observation and sensitivity experiments show that presenting PIM and studying its influence are very important for short-range climate prediction.     

Relationship between the tropical cyclone genesis over the Northwest Pacific and the sea surface temperature anomalies

Using the tropical cyclone (TC) data derived from the Joint Typhoon Warning Center (JTWC) and the sea surface temperature data derived from the Joint Environmental Data Analysis Center (JEDAC) at the Scripps Institute of Oceanography from January 1955 to December 2000, we analyzed the relationship between the TC genesis over the Northwest Pacific (NWP) and the sea surface temperature anomalies (SSTA) over the Pacific basin. A long-term trend indicated that the highest frequency of monthly TC genesis appeared earlier and the annual genesis sum increased gradually during the last half century with some oscillations. No significant synchronous correlation was found between the NWP TC events and the SSTA over the Pacific basin, while the annual sum of TC genesis was closely related with the SSTA averaged from the first three months (January, February and March) of the year in the equatorial western and eastern Pacific and over mid-high latitudes of the North Pacific. The results implied that there are an interannual El Nio SSTA mode in the equatorial western and eastern Pacific and an interdecadal SSTA mode in the northern Pacific, which affected the TC genesis. A regression analysis between the first three-month SSTA and the annual TC sum based on two time scales was conducted. The correlation coefficient between simulated and observed TC sums reached a high value of 0.77.     

赤道太平洋中东部海温异常与中国东部降水异常的统计关系

厄尔尼诺和拉尼娜海洋现象对世界气候的影响非常大,我国东部地处太平洋西岸,降水明显受其影响.本文从1950~1999年50年赤道太平洋中东部海温距平资料入手,得出厄尔尼诺现象和拉尼娜现象50年的表现特征.然后对中国东部夏季降水异常情况进行统计,分析了太平洋海温异常与中国东部降水异常的统计关系.并因此得到El Nino年华北显著偏旱,淮河流域El Nino年出现涝灾的概率达到50%,长江中下游地区出现在El Nino年和La Nina年的旱涝年数相差不大,华南在El Nino年出现的旱年数占全部旱年的50%等一些有意义的结论.