春季东海黑潮海表温度与风场的年代际变化特征

利用高分辨率遥感海表温度和海表面风场数据,通过经验正交分解(EOF)和合成分析等方法对春季(3—5月)东海黑潮海温暖舌和海表面风场的年代际变化特征进行分析。结果表明:春季黑潮海温暖舌存在明显的年代际变化特征,在1996/1997年发生由弱到强的位相转换,该年代际变化主要受到北太平洋涡旋振荡(NPGO)的调制。进一步研究表明,与气候态相反,春季黑潮海表温度和风场散度在年代际尺度上表现出显著的负相关关系,合成分析表明,该现象主要是由黑潮西侧东海陆架海域海温的异常增暖所造成。     

东、黄海SST与850hPa气温季节变化关系的SVD分析

利用1998~2004年的热带降雨测量卫星的卫星遥感海表面温度(SST)数据以及美国NO-AA/NCEP再分析产品的850 hPa气温数据,采用EOF分析方法,分析了850 hPa气温的季节内变化特征,运用奇异值分解(SVD)分析方法对东、黄海SST与850 hPa气温季节内变化的相关关系进行了分析。对850 hPa气温季节内变化的EOF分析结果表明,EOF分析获得的前4个模态的累积方差贡献率为86.51%,其中EOF的第一模态的方差贡献率占44.49%,其空间模态呈现出明显的东南海域为正值、西北海域为负值的反相分布特征,这一模态的显著变化周期为6.6周(约46 d)和2.8周(约19 d)。SVD分析结果表明,第一对模态的协方差解释率为83.6%,基本上能体现出SST温度场与850 hPa气温场季节变化的特征,其空间分布型表明,东海北部以及黄海近岸等海区SST季节变化与30°N以南的东海海区850 hPa气温的季节振荡存在显著的正相关关系,SVD第一对模态空间分布型时间系数之间的相关系数达到0.29。     

渤、黄、东海海表面温度年际变化特征分析

将渤、黄、东海海表面温度作为一个整体场,研究其年际变化特征,并进一步探讨其与东亚季风场年际变化特征的关系.利用美国NOAA极轨卫星中的高级甚高分辨率辐射计(AVHRR)反演的海表面温度资料,采用EOF方法分冬夏两季对渤、黄、东海SST的年际变化做了初步分析,发现渤、黄、东海SST存在显著的年际变化周期,冬季存在5 a的显著变化周期,夏季存在4 a的显著变化周期,并研究了东亚季风场的年际变化对SST变化产生的影响.发现冬季日Nin0年东亚寒潮活动弱于La Nina年,El Nino年SST较La Nina年偏高;夏季El Nino.年东亚夏季风活动弱于La Nina年,El Nino年SST较La Nina年偏低,但是趋势不如冬季明显.     

东海海域海表温度场的EOF分析

本文利用EOF分析方法,分析了东海26.5°N~33.5°N,122.5°E~129.5°E范围内自1984-2003年的年平均海表温度,结果显示出代表厄尔尼诺和黑潮、对马暖流、伸入黄海的高盐暖水舌的各种空间模态和时间演变情况。     

渤、黄、东海冬季海表冷暖水舌的时空变化及机理分析

海表冷暖水舌被广泛应用于定性描述海表水温(SST)的空间分布特征,但缺少定量的表述和研究。本文以海表冷暖水舌轴线的空间位置和温度为指标,用2006—2014年逐年冬季(2月)的遥感SST数据,分析了渤海、黄海和东海冬季的冷暖水舌的空间分布和年际变化,并探讨了其形成机理。结果表明,渤海、黄海和东海冬季存在2条冷水舌和6条暖水舌。水舌位置的EOF前三个模态(73.4%)基本解释了其年际变化,其中空间第一模态呈同相分布,在东海中部及西部的变动幅度最大;空间第二和第三模态主要呈反相分布,分别在九州岛南部及黄海区域变动幅度较大。水舌温度的EOF第一模态(69.6%)呈空间同相分布,变动幅度在渤、黄海较大,在东海南部较小。水舌位置和水舌温度都存在准2~3 a周期的年际变化,但只有水舌位置EOF第二模态通过95%水平的显著性检验。海表相对较均匀的负净热通量(海洋向大气输送热量),使得浅水区SST比深水区下降得快,水深(上混合层深度)是冷暖水舌形成的原因之一;平流热输送的空间差异显著且在冷暖水舌区域中的作用最大,在冷舌区域起到降温作用,在暖舌区域起到增温作用,平流热输送是冷暖水舌形成的主要原因。     

基于海水环境和气象参数经验公式估算的东海海-气CO2通量

使用World Ocean Altas 2009提供的气候态月平均温度、盐度和磷酸盐浓度资料,以及Globalview和NCEP的大气资料,借助较为可靠的经验公式,估算了东海海表CO2分压(pCO2)和海-气CO2通量的平均分布特征和季节变化。结果表明,pCO2的空间分布形态四季大体相同,但其强度随季节变化,春、冬季低,夏、秋季高。CO2通量在东海陆架区为汇,汇的强度从NW向SE逐渐减弱;在黑潮区为源,强度从SW向NE逐渐减弱。东海整体于春、冬季为CO2的汇,夏、秋季为CO2的源。进一步分析东海pCO2和CO2通量季节变化的主要影响因子表明,东海海表pCO2变化主要受温度控制,而在陆架区,盐度和磷酸盐的作用不可忽略。东海整体CO2通量变化在4至10月由风速主导,11月至翌年3月由海表pCO2控制;陆架区CO2通量的季节变化主要由风速决定;黑潮区CO2通量的变化在夏季由风速主导,秋季由风速和pCO2共同影响。     

北太平洋环流与风应力场关系的初步探讨

关于东海黑潮变异的原因,管秉贤曾提出东海黑潮的变化是受北太平洋副热带上空风应力涡度的影响,即东北信风边界处的风应力场几乎控制了东海黑潮的变异.那未,如何解释这种海-气之间的遥相关呢? 本文试图通过分析大洋上空风应力场的变异引起大洋水位的升降,大洋海平面的变化导致大洋环流(北赤道流)强度的变化,进而导致近海环流(东海黑潮)强弱的变化这一海气相互作用系统,对上面提到的海-气之间的这种远距离相关关系作进一步的物理解释.     

热带西太平洋海表盐度的变化特征及其对淡水通量的响应

基于1980~2015年的全球简单海洋资料同化分析系统(SODA)、全球海气通量(OAFlux)和全球降水气候学计划(GPCP)等海洋、大气观测再分析资料,采用线性拟合、经验正交函数(EOF)分解、相关分析和波谱分析等数理统计方法,分析了热带西太平洋海表盐度(SSS)和淡水通量时空变化特征及其关系.结果表明,SSS与淡水通量的气候态及长期线性变化趋势有较好的空间对应关系,两者均有多种时间尺度的EOF模态,其年代际变化模态有较好的正相关关系,并与太平洋年代际振荡(PDO)有密切的滞后相关.分析表明,PDO可能通过影响Walker环流的变化来影响热带西太平洋的淡水通量分布,从而影响SSS的时空格局.     

亚印太交汇区海表温度的分布和变化特征及其对中国降水的影响

利用1967-2009年的逐月海表温度(Sea Surface Temperature,SST)资料和降水资料,以及经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)和相关分析方法,探讨了亚印太交汇区(Joining Area of Asia and Indian-Pacific Oce...     

东海黑潮温度锋的三维结构特征分析

结合卫星遥感海表温度、三维再分析温度资料和数值模拟结果,研究了东海黑潮温度锋从海表到底层的三维结构特征.结果 表明:东海黑潮海表温度锋在冬季和春季较强,秋季次之,夏季消失.多年平均的东海黑潮海表温度锋区范围主要在70～700m水深区域,温度锋的中心线与黑潮的流轴大致平行,在济州岛以南的黑潮中段区域有北上的分支.受台湾暖...     

Year aridity index patterns in northwest China and the relationship to summer North Atlantic sea surface temperature

Aim to linking the variability of drought in northwest China to the oceanic influence of North Atlantic SSTs at the background of global warming and at the regional climate change shifting stages, year aridity index variations in northwest China and summer North Atlantic sea surface temperature （SST） variations are examined for the 44 a period of 1961-2004 using singular value decomposition （SVD） analysis. Results show that the SST anomalies （SSTA）in the North Atlantic in summer reflected three basic models. The first SVD mode of SST pattern shows a dipole - like variation with the positive center located at southwest and negative center at northeast of extratropical North Atlantic. And it strongly relates to the positive trend in AI variation in northwest China. The second coupled modes display the coherent positive anomalies in extratropical North Atlantic SST and the marked opposite trend of AI variability between north and south of Xinjiang. In addition, the lag correlation analysis of the first mode of SSTA and geopotential heights at 500 hPa variations also shows that the indication of the former influencing the latter configuration, which result in higher air temperature and less precipitation when the SSTA in the North Atlantic Ocean in summer motivated Eurasian circulation of EA pattern, further to influence the wet - dry variations in northwest China by the ocean-to - atmosphere forcing.     

东、黄海海表面温度季节内变化特征的EOF分析

基于1998—2004年的TRMM/TMI卫星遥感海面温度(SST)数据,在初步分析东、黄海SST的季节分布特征的基础上,采用EOF方法分析了SST的季节内变化特征,进而对SST季节内变化的可能机制进行了探讨。EOF分析获得的前4个模态的累积方差贡献率为57.07%,其结果基本反映了东、黄海SST变化的主要物理过程。其中,EOF的第一模态的方差贡献率占30.17%,其空间模态揭示了以东海北部为中心的、整个海域SST变化趋于一致的特征,这一模态的显著变化周期为6.3周;第二模态的方差贡献率占14.36%,其空间模态呈现东南海域与西北海域SST的反相变化趋势,显著变化周期为8.7周和10.6周;第三模态的方差贡献率占7.02%,其空间SST变率最大的区域位于黄海海域,显著变化周期为6.8,8.7,10.2周等;第四模态的方差贡献率占5.52%,其空间SST变率最大的区域位于东、黄海近海,显著变化周期为6.8周。东、黄海SST季节内变化与此海区大气中的季节内振荡是紧密相关的。     

太平洋表层海温的年代际变化

众所周知，ENSO(El Nino/ Southern Oscillation)是发生在热带太平洋的年际时间尺度上最强的气候信号，与 El Nino (La Nina)相应的正(负)海温距平(SSTA)主要分布于赤道中东太平洋地区(Rasmusson et al.，1982)。相对于热带太平洋的年际ENSO现象，人们注意到北太平洋海平面气压(SLP)存在更长周期的年代际变化(Trenberth et al.，1994)，有人认为这与北太平洋的表层温度(SST)变化有关(Latif et al.，1994)，也有人认为与热带SST的异常关系更为密切(Jacobs et al.，1994)。20世纪80年代后的ENSO事件和20世纪60，70年代有明显的差别(Wang，1995)，20世纪90年后El Nino发生频数增加，并且在1997和1998年出现了20世纪最强的一次Nino事件(McPhaden，1999)。 因此，不论是作为大气年代际变化可能的一个驱动因子，还是作为年际ENSO的背景场，从整体上了解太平洋SST的年代际时间尺度上的时、空变化特征都是十分重要的。     

全球百年海表面温度年际和年代际变化特征分析

利用100 a(1903—2002年)HadiSST的逐月资料,将全球海表面温度异常(SSTA)作为整体进行经验正交函数分解(EOF分解),提取了控制各大洋SSTA的主导模态和各大洋之间的联合模态,分析了相应的空间分布和时间序列。研究结果表明:SSTA变化最剧烈的海区是赤道中东太平洋、西北大西洋湾流海区和北太平洋黑潮延伸体海区。热带太平洋厄尔尼诺和南方涛动是主导模态并具有2~7 a周期的年际变化;SSTA变化第二主模态和第三主模态都是以大约70 a为周期的年代际变化为主的跨大洋联合模态。第二主模态的空间分布主要表现为中纬度北太平洋和北大西洋反位相、热带太平洋与大西洋反位相的太平洋-大西洋双偶极子型分布。SSTA变化的第三模态主要呈现南北半球海洋反位相的特征,为北太平洋-北大西洋-南大洋联合模态。第四模态基本上是反映各个不同海域特有的局地海洋-大气相互作用模态,该模态的时间序列具有1~4 a周期的年际变化和约9 a周期的年代际变化。     

How does the Indian Ocean subtropical dipole trigger the tropical Indian Ocean dipole via the Mascarene high？

The variation in the Indian Ocean is investigated using Hadley center sea surface temperature(SST)data during the period 1958–2010.All the first empirical orthogonal function(EOF)modes of the SST anomalies(SSTA)in different domains represent the basin-wide warming and are closely related to the Pacific El Ni o–Southern Oscillation(ENSO)phenomenon.Further examination suggests that the impact of ENSO on the tropical Indian Ocean is stronger than that on the southern Indian Ocean.The second EOF modes in different domains show different features.It shows a clear east-west SSTA dipole pattern in the tropical Indian Ocean(Indian Ocean dipole,IOD),and a southwest-northeast SSTA dipole in the southern Indian Ocean(Indian Ocean subtropical dipole,IOSD).It is further revealed that the IOSD is also the main structure of the second EOF mode on the whole basin-scale,in which the IOD pattern does not appear.A correlation analysis indicates that an IOSD event observed during the austral summer is highly correlated to the IOD event peaking about 9 months later.One of the possible physical mechanisms underlying this highly significant statistical relationship is proposed.The IOSD and the IOD can occur in sequence with the help of the Mascarene high.The SSTA in the southwestern Indian Ocean persists for several seasons after the mature phase of the IOSD event,likely due to the positive wind–evaporation–SST feedback mechanism.The Mascarene high will be weakened or intensified by this SSTA,which can affect the atmosphere in the tropical region by teleconnection.The pressure gradient between the Mascarene high and the monsoon trough in the tropical Indian Ocean increases(decreases).Hence,an anticyclone(cyclone)circulation appears over the Arabian Sea-India continent.The easterly or westerly anomalies appear in the equatorial Indian Ocean,inducing the onset stage of the IOD.This study shows that the SSTA associated with the IOSD can lead to the onset of IOD with the aid of atmosphere circulation and also explains why some IOD events in the tropical tend to be followed by IOSD in the southern Indian Ocean.     

南海珊瑚礁区34年卫星遥感海表温度变化的时空特征分析

选取NOAA OISST数据集的1982-2015年南海月平均海洋表面温度（SST），先对东沙、西沙和南沙礁区海域的多年SST进行时间尺度上的统计，然后对该数据集进行距平场的经验正交函数（EOF）分解，研究南海海表温度的时间和空间年际变化特征。研究显示:（1）不同的礁区海域SST升温趋势不同，东沙礁区海域SST升温趋势最明显（0.216℃/（10 a）），西沙和南沙礁区SST的升温趋势分别为0.180℃/（10 a）和0.096℃/（10 a）；（2）西沙和南沙礁区全年处于珊瑚生长的最适海温范围内，东沙一年中有4个月海温较低，SST最高的月份分别集中在7月（东沙礁区）、6月（西沙礁区）和5月（南沙礁区）；（3） EOF第一模态的空间分布显示南海SST变化是同相位的，由西北—东南振幅量值递减，在礁区振幅从大到小依次为东沙、西沙、南沙；（4） EOF第一模态时间系数显示南海SST变化与El Niño事件相关。南海海表温度异常场与Niño3.4指数的相关性分析显示两者关联度最高为0.723，平均关联度也高达0.655；南海SST的变化滞后Niño3.4区7~8个月。综上，在全球变暖背景下，南海SST的变化不仅受到El Niño事件的影响，其不断上升也在悄然威胁珊瑚的正常生长。     

热带太平洋气候变率的三类模态及与ENSO强度变化的关系

基于Kaplan等重建的1856—2001年全球海表水温距平(SSTA)资料，用小波变换分析了热带太平洋SSTA的气候变率，对热带太平洋SSTA分别进行2—8、8—30和30—100a带通滤波，然后进行EOF分解。结果发现，ENSO模态具有5a左右的年际变化和15a左右的年代际变化2种显著周期，当二者位相相同时，ENSO事件加强，当二者位相相反时，ENSO事件减弱，当年际变化不明显时，显著的年代际变化也可单独导致ENSO事件；热带太平洋SSTA气候态变率以西太平洋暖池和赤道两侧的热带中东太平洋明显海温同号异常为主要特征，具60a左右的周期，其相位变化与气候跃变及El Nifio事件的类型有密切联系；长期增温倾向加大了El Nifio事件的振幅。文章最后指出，ENSO事件强度变化是由年际、年代际和气候态等3类模态变率共同作用的结果，在ENSO预报模式中考虑并引入年代际和气候态变化对ENSO循环的影响，是提高ENSO预测水平的有效途径之一。     

南印度洋副热带偶极子的年代际转变特征

为了增进对南印度洋副热带偶极子(Subtropical Indian Ocean Dipole,SIOD)年代际变化的认识,基于Hadley中心的海表面温度(sea surface temperature,SST)、美国国家环境预报中心的大气再分析数据集Ⅰ(NCEP-NCAR Reanalysis1,NCEP)的大气再分析数据和欧洲中期天气预报中心的海洋再分析数据(Ocean Reanalysis System 4,ORAS4)等,本文分析了1958～2020年SIOD年代际转变的特征和物理机制。结果显示,2000年之前,SIOD存在2～4 a和4～6 a两个年际主周期,但近20 a(2000～2020年)其年际变化周期以1.5～2.0 a为主。与此同时,SIOD的空间特征及其强度在1987年和2004年左右出现了两次显著的年代际转变:1958～1986年(P1)期间强度最大,1987～2003年(P2)期间最弱,2004～2020年(P3)期间居中;P1期间SIOD的最大正SST异常(sea surface temperature anomalies,SSTA)中心位于(46°～80...     

基于CORA资料的中国海海表面温度季节和年际变化特征分析

基于1986-2008年的中国近海及邻近海域再分析产品(CORA),采用经验正交函数分解方法(EOF)分析了海表面温度(SST)的季节及年际变化特征,并用相应的SODA、AVHRR以及Levitus资料对CORA做了对比评估。相比于AVHRR而言,CORA资料SST的偏差和均方根误差均小于SODA,相比Levitus资料而言CORA资料温度盐度的均方根误差随深度的变化皆小于SODA。 CORA与SODA资料相比,两者前3个模态的时空分布大体一致,区别在于CORA资料能更好地反映参量的一些细微特征。结果表明,CORA资料能很好的刻画中国近海SST的季节、年际变化特征,尤其是黑潮流经区域SST的局地变化特征。季节EOF第二模态显示的是SST对由风引起的潜热释放的响应特征。第三模态刻画了冬夏转换季的分布特征,主要揭示了东北-西南走向的锋面特征。SST年际变化与ENSO密切相关,区域平均的南海SSTA与Nino指数的吻合程度CORA优于SODA。     

南海南部海域海面温度异常的时空分布特征

基于1982年1月—2006年12月NOAA Optimum Interpolation Sea Surface Temperature（OISST）的逐月平均海面温度（SST）资料，采用经验正交函数分解（EOF）方法分析了南海南部海面温度异常场典型的空间分布形态及其时间变化特征。结果表明，南海南部海域海面温度异常场空间上主要表现为三种典型的分布结构，即以研究区域北部为中心的海盆尺度的单涡结构、东西反相的经向偶极子分布结构和南北反相的纬向偶极子分布结构，这三种分布结构都以2—4年的年际变化周期为主，反映了研究海域海面温度异常与ENSO现象高度相关。此外，研究海域还存在显著的半年和季节内周期变化，这种变化周期主要以南北反相的纬向偶极子分布结构（第三模态）存在，反映了大气动力强迫和热力强迫共同影响的结果。