PDF《北太平洋冬季海2气耦合的主模态及其与》

1 期2007年2月气象学报ACTA METEOROLOGICA SINICA Vol.

65 , No.

1 February

2007 Ξ 初稿时间 :2005 年10 月11 日 ;

修改稿时间 :2005 年12 月22 日. 资助课题 :国家自然科学基金项目(40233028 和40425009) 、 教育部留学回国人员基金(2005209) . 作者简介 :任雪娟 :女 ,博士 ,副教授 ,主要研究方向 :海2气相互作用.E2mail : renxuej @nju. edu. cn. 以上研究都表明中纬度大气与海洋的相互作用 与热带地区截然不同.吴国雄和王敬方[6 ] 指出这 种差异与中高纬大气的地转性和斜压性较强有关 , 瞬变扰动对中高纬海2气正相关型的维持起一定的 作用.Hoskins[7 ] 、 曾庆存[8 ] 和龚道溢等[9 ] 都对瞬变 扰动活动及其与大尺度时间平均气流间的相互关系 作了研究.耿全震和黄荣辉[10 ] 研究了 1982/

1983 年冬季对流层上层由辐散风和瞬变的涡度通量所产 生的涡度源异常对定常波异常的强迫作用 ,他们指 出若不考虑中纬度北太平洋地区瞬变的涡度通量辐 合的异常 ,就得不到正确的北太平洋环流异常型. Sheng 等[11 ] 的研究揭示出冬季北太平洋次月尺度 的瞬变扰动活动的强度和位置具有明显的年际差 异 ,并与

500 hPa 高度层上的 PNA 型有密切关系. 另外 ,瞬变扰动活动异常还与海洋下垫面热力异常 有密切的关系 ,比如 ,朱伟军、 孙照渤[12214 ] 的一系列 研究揭示出冬季北太平洋天气尺度瞬变扰动活动的 强度和位置具有明显的年际差异 ,并与赤道中东太 平洋及北太平洋黑潮区海温异常密切相关. 与热带海2气相互作用研究相比 ,迄今为止 ,对 中纬度太平洋海2气相互作用研究进展不大 ,中纬度 海洋和大气相互作用的物理过程还存在许多不确定 环节 ,比如 Kushnir[15 ] 等特别指出的 :天气尺度瞬变 扰动活动在大气对中纬度 SST 异常响应中的作用 并没有得到充分和清楚的认识.从以往研究得出的 北太平洋冬季 SST 异常与其上空大气环流的关系 , SST 异常与瞬变扰动活动异常间的关系、 瞬变扰动 活动异常与大尺度平均气流异常间的关系可以看 出 ,在北太平洋地区存在着 SST 异常、 瞬变扰动活 动异常和大气大尺度时间平均流异常三者间的耦合 型.因此 ,单单分析北太平洋海洋与大尺度时间平 均气流间的耦合关系并不能全面体现北太平洋冬季 海2气耦合型 ,而应该考虑三者间的相互关系型 ,这 是进一步探讨中纬度海洋异常与大气环流异常关系 成因的基础.本文基于这一点考虑 ,使用

45 年的 ECMWF ( European Centre for Medium2Range Weather Forecasts) 再分析资料 ,诊断研究冬季北太 平洋地区 SST 异常、 大气环流异常以及以天气尺度 瞬变扰动为代表的瞬变扰动异常这三者间的主要耦 合模态 ,探讨大尺度海2气耦合型与天气尺度瞬变扰 动的相互关系.

2 资料和方法 本文所用的大气资料取自 ECMWF 再分析资 料ERA40 中各常规气象变量的逐日资料和月平均 数据集 ,该资料的经纬网格为 2. 5° * 2. 5° ,时间长度 为45 a (1957 年9月―2002 年8月) .表层海温资 料使用的是英国气象局提供的 GISST ( Global Ice Sea Surface Temperature Data Set) 数据[16 ] ,该资料 的网格分辨率为 1° * 1° ,时间长度为

97 a (1903 年1月―1999 年1月) ,根据本文研究时段 ,选取使用了 海温资料中的

1957 ―

1999 年共

43 年资料(计42 个 冬季) . SVD ( Singular Value Decomposition) 方法是提 取两个气象要素场耦合型态的一种有效工具 ,丁裕 国和江志红[19 ] 在理论上证明 SVD 在气象场时空分 布耦合信号的诊断分析中具有普适性 ,它可以得到 两个要素场在时间和空间上的相互关系.应用证 明[2 ,14 ,20221 ] ,SVD 方法计算简单 ,所得耦合信号的 物理含义清晰 ,特别适合气象场遥相关研究.因此 , 文中使用 SVD 方法揭示冬季北太平洋地区 SST 异 常和冬季