西北地区东部夏季温度特征及与热带SSTA的相关分析

本文利用１９５１－１９９７年我国西北地区东部１５个测站的地面气温资料和１９５０－１９９６年热带太平洋地区月平均海温资料,分析了西北地区东部夏季（６－８月）气温的空间分布特征和时间变化规律,以及热带太平洋各区域海温异常与西北地区东部气温变化之间的联系。分析结果表明：用ＥＯＦ分解得到的前三个主要特征向量（占总方差的８０％以上）基本反映了西北地区东部的气温变化特征,用这三个特征向量重建的气温距平均,存在     

上海年,季降水演变的奇异谱分析

用奇异谱分析（SSA）方法研究近123年（1874～1994年）上海地区年、季降水的演变特征,并对提取的各主分量作最大滴谱分析。揭示了降水演变存在明显的周期振动,这些周期主要是36～38年、9～12年和2年。前6～12个主分量的重建合成曲线能很好拟合降水年变化趋势特征,以前几个主分量作为预测因子有可能为旱涝趋势预测提供好的基础。     

近百年东亚季风长期变化中主周期振荡的奇异谱分析

运用海平面气压场资料，计算１８７３—１９９０年的东亚冬、夏季风强度指数，并利用奇异谱分析方法（ＳＳＡ）对这百年的东亚季风长期变化的周期活动进行了研究。研究表明：东亚冬、夏季风都存在准２ａ（ＱＢＯ）、３—６ａ（ＬＦＯ）的年际振荡，１６—１８ａ（ＩＤＯ）的年代际振荡和长期变化趋势。各振荡分量都具有年代际的差别，这种特征ＱＢＯ表现得最典型。冬季风的ＱＢＯ在１９２０年代前振幅较小，且大约呈现１２ａ的大振幅和６ａ的小振幅波状的周期变化；夏季风的ＱＢＯ振幅变化与冬季风相反，且大约呈现６ａ的大振幅和３ａ的小振幅波状的周期变化。夏季风中的年代际变化影响较小。     

El Niño－La Niña循环的海－气耦合机制研究

利用１９５０—１９８７年２°×２°格点综合海－气资料（ＣＯＡＤＳ），计算了赤道太平洋洋面（５°Ｓ—３°Ｎ）上逐月平均海温、气压、纬向风、比湿、云以及热量收支各分量的平均值和距平值，分析这些量的演变特征，得出：ＥｌＮｉｎｏ过程中，赤道太平洋洋面上气压梯度减小，东风减弱；赤道中、东太平洋洋面上空气中水汽和云量增加，洋面射入太阳辐射和有效长波辐射减少，感热和潜热交换加强，洋面净获得（损失）热量减少（增加）；ＬａＮｉｎａ过程中，情形相反。最后概括了ＥｌＮｉｎｏ－ＬａＮｉｎａ循环的两种海－气耦合反馈机制。     

西北太平洋海温与广东省汛期降水的关系

将西北太平洋分为８个海区，分析了广东省汛期（４－９月）降水与各海区海温的关系，并用因子分析法对９－２月各海区的相互关系进行了分析，发现降维后头４个主因子的方差贡献占总方差的８２．２３％；对主因子的载荷矩阵进行了极大方差旋转，对头４个主因子的物理意义进行了初步的解释。最后建立了汛期各月降水与海温的预报方程，经试报使用，高于近１０年的平均业务预报水平，对广东省的汛期降水短期气候预测有较好的参考价值。     

广东9—10月冷暖变化时空分布特征和分型

用主分量分析方法对广东９－１０月期间平均温度进行统计分析，结果表明，约占总方差８６％属于全省偏暖或偏冷，以及南暖北冷或南冷北暖型的分布。划分出７个特暖年和８个特冷年，并由主分量和特征向量逐年划分了温度分布型，据此，分析了从５０年代至９０年代冷暖变化趋势，并预测１９９２－２０００年温度变化。这些结果可为寒露风研究和预报提供基本的气候背景。     

印度洋-太平洋海温长期变化的周期性及其年代际变化

运用小波分析方法对近百年来印度洋－太平洋海温的周期变化特征进行了详细讨论,并且结合以前的工作,运用方差分析的方法对近半个世纪以来各周期振荡水平分布的年代际变化进行了综合分析。研究表明：近百年中,赤道东太平洋海温的长期变化不仅具有准两年（ＱＢＯ）和３－７年（ＬＦＯ）的年际振荡,而且具有１０－１２年、１８－２０年和３０－４０年的年代际振荡。各振荡分量的振幅和周期具有显著的年代际变化特征。近半个世纪各振     

华北地区降水的准周期信号及其阶段性变化特征

应用奇异谱（SSA）方法分析了华北地区降水的准周期信号及其阶段性变化特征，结果表明，华北地区月降水序列的年际振荡信号较强，占总方差的44．7％，显著振荡周期分别有17个月（准1～2a）、30个月（准2～3a）、60个月（准5a）和11个月（准1a），不同分区降水的准周期振荡信号各有差异。各种准周期振荡随时间的长期演变亦很明显且各不相同。奇异交叉谱（SCSA）诊断表明，华北地区降水的年际振荡与Nino区海温的准周期信号存在着显著的耦合关系，且这种耦合关系随时间是变化的，表现出耦合振荡强度的阶段性变化和耦合位相随时间的改变。各分区降水与不同Nino区海温的显著耦合周期信号及其随时间的长期演变各具特色，体现了华北地区降水对Nino区海温异常响应的复杂性。     

热带太平洋经向风异常年际变化与海温异常的关系

运用奇异谱分析（SSA）方法对热带太平洋海温和经向风进行周期分析，结果表明太平洋海气系统存在准4年、准2年和年代际尺度的变化周期，其中准4年的变率最大。不同区域的风场，在不同时间尺度上与海温异常联系的紧密程度不同，位相的演变也有差异。文中还讨论了在准4年与准2年分量之间因风场的不同而导致的海温异常的差异。     

热带和中纬太平洋海温异常对东北夏季低温冷害影响的诊断分析研究

利用1995~1997年东北地区23个测站的地面气温资料、1950~1996年太平洋地区月平均海温资料以及1980~1994年全球月平均风场资料,分析了东北夏季低温冷害的时空特征和变化规律,探讨了太平洋各区域的海温异常与低温冷害之间的可能联系及其影响机理。结果表明,用EOF分解得到的前三个特征向量（占总方差的84.28%）基本表示了东北夏季气温的变化,用这三个特征向量重建的气温距平场,存在着3~4年、6~8年和准16年的主周期,其中6~8年的主分量信号最强。在年代际尺度上,在1979年前后发生了由气温偏冷向偏暖的突变。热带西太平洋暖池（140°E~180°,10°S~10°N）是影响东北夏季气温的关键海域,那里前期冬季海表温度变化是预测东北夏季低温冷害的强信号。另一个关键海域是中纬西太平洋（130°E~180°,10~30°N）,前期春季的海温变化也与东北夏季低温有较密切的联系。     

热带海表温度和低层风场的年际变率及与ENSO循环的相关特征研究

采用 NCEP/NCAR的 1 979～ 1 998年逐月平均的海表温度及 1 0 0 0 h Pa风场资料 ,进行滤波和均方差计算 ,得到了热带太平洋、印度洋、大西洋海表温度 (SST)和风场的年际变化特征。用旋转主分量 (RPC)方法和投影法对热带三大洋海表温度距平 (SSTA)进行分析 ,得到了各大洋 SSTA演变的主要时空特征和相应的距平风场特征 ;并用相关分析研究热带三大洋与ENSO相关的特征 ,得到三大洋间的同期相关关系为 :印度洋 SSTA与赤道东太平洋 SSTA成正相关 ,而赤道东大西洋 SSTA与赤道东太平洋 SSTA成弱的负相关 ;赤道印度洋在落后于赤道东太平洋 3个月左右时正相关达到最大 ,赤道大西洋在超前于赤道东太平洋 6个月左右时负相关达到最大 ;热带印度洋和大西洋与 ENSO相关的分量对各自大洋海表温度年际变化的方差贡献数值相近 ,最大在 40 %以上 ,平均解释方差分别为 1 4%和 1 2 %。     

A DIAGNOSIS OF THE INTERANNUAL VARIABILITY OF SEA SURFACE TEMPERATURE AND SURFACE WIND FIELD IN THE TROPICAL OCEANS AND ITS CORRELATIVE CHARACTERS WITH ENSO CYCLE*

Utilizing the NCEP/NCAR reanalysis monthly datasets,and based on the filter and standard deviation calculation,the interannual variability of sea surface temperature (SST) and 1000 hPa wind field for the tropical Pacific,Indian and Atlantic Oceans is investigated for the past 20 years (1979-1998).The characters of space-time evolution in SST anomalies (SSTA) for each ocean and corresponding wind anomaly field are acquired by using rotated principal component (RPC) and linear regression analysis methods.Using the method of correlation analysis.the characters of three tropical oceans correlated with ENSO are investigated.The contemporary correlation between the SSTA in the Indian Ocean and in the equatorial eastern Pacific is positive,and there is a weak negative correlation between the SSTA in the equatorial east Atlantic Ocean and in the equatorial eastern Pacific.The lead-lag correlation analysis indicates that the SSTA in the equatorial Indian Ocean lags the dominant Pacific ENSO mode by 3 months,and the SSTA in the equatorial Atlantic Ocean leads ENSO mode by 6 months.The ENSO-correlated components in tropical Indian Ocean and tropical Atlantic Ocean display much the same amount of total variance in each ocean,i.e..14% in the Indian Ocean and 12% in the Atlantic Ocean and the maximums are all above 40%.     

华南热带气旋相关物理量场的线性及非线性统计分析研究

选取西太平洋海平面温度场、海平面气压场、500 hPa位势高度场作为物理因子场,并普查计算1949—2013年影响我国华南地区的热带气旋的年均频数、年均最低气压、年均最大风速作为相关物理量场。对因子场分别应用主成分分析 (PCA) 与核主成分分析 (KPCA) 算法进行主成分提取,在此基础上,对因子场的前六主成分进行功率谱估计与凝聚谱分析。最后,利用典型相关分析 (CCA) 与核典型相关分析 (KCCA) 算法对因子场与物理量场进行典型相关分析。结果表明,基于非线性的KPCA算法提取出西太平洋物理因子场前六成分的解释方差贡献率,均高于PCA算法;海温场、海压场、高度场的第一成分各自存在大概18年的周期性振荡变化,同时,在周期为2~3年的范围内,这三者的振荡频率的互相关性最强;而因子场与物理量场的非线性典型相关系数,明显高于线性典型相关系数。      

福建春雨多时空尺度变化特征

利用主成分分析和相关分析表明,近40 a来福建春雨量场的主要信息集中在前2个主分量上,可解释方差的83.8%,同时第1、第2主成分与福州、厦门春雨的相关显著性水平都超过0.01,因此,可用近百年福州、厦门3—4月降水量构造新序列代表福建春雨的前2个主分量,使分析资料延长至百年。采用连续小波分析和正交小波分析方法以及功率谱方法,研究福建春雨空间分布型的多时间尺度特征,研究结果表明：第1主分量表示的全省一致性旱涝具有显著的准4 a和24～26a的周期振荡;第2主分量表示的春雨分布南北差异主要表现为准两年和准11 a的周期振荡;春旱年南部的降水少于北部;从年代际角度看,20世纪50—60年代显著偏少,80年代显著偏多。福建目前处于春雨正常—偏少期,且南部的春旱比北部严重。     

全球海温异常年代际分量的方差贡献及其与中国气候异常的相关

将全球海洋海表温度异常 (SSTA) 分解为年代际、年际变化两部分, 用方差分析法给出年代际变化分量显著的洋区及其季节变化, 用奇异值分解 (SVD) 方法分析了它与中国冬温 (冬季平均气温)、夏雨 (夏季总降水量) 年代际异常分量的同期和时滞相关联系的时空结构。结果表明, 无论冬、夏, SSTA的方差构成中, 年代际变化分量方差均较年际变化分量显著; SSTA年代际分量正异常时, 中国 (以北方和东部为主) 易出现一致的冬温正异常, 长江流域、华南夏雨易出现正异常, 而华北夏雨易出现负异常; 反之亦然。     

PRELIMINARY RESEARCH OF THE PACIFIC-INDIAN OCEAN SSTA MODE AND DEFINITION OF ITS INDEX

Applying the empirical orthogonal function (EOF) analysis to the sea surface temperature (SST) field of the tropical Pacific and Indian Oceans for determination of the first eigenvector field, the current work reveals that there are significant zonal gradients of SST in all seasons of the year in the northwestern and eastern Indian Ocean and equatorial central and eastern Pacific and western Pacific. It is also found that the variance contribution rates of the first EOF mode of every season is more than 33%. This shows that this kind of spatial distribution of the SST is stable. This pattern is named Pacific-Indian Oceans SSTA mode. Through careful analysis and comparison, an index of the mode was defined.     

不同区域海温对亚洲夏季副热带西风急流变异主模态的影响

利用1979—2014年ERA Interim再分析资料和NCAR CAM5.1大气环流模式,围绕海温对夏季亚洲急流变异主模态的影响展开研究。首先通过理论分析和动力诊断方法,对急流主模态的物理特征进行分析,并证实了海温与急流变异的显著联系。随后基于观测结果设计数值试验方案,探究不同区域海温对急流演变的具体贡献。结果表明,急流第一模态与太平洋及印度洋异常海温紧密联系,在二者相似的贡献下,高层异常风场表现为沿急流轴线南北偏移的纬向对称分布;急流第二模态的上、下游风场则受到不同海表热源影响,在印度洋、太平洋及北大西洋异常海温的协同作用下,亚洲上空形成了四极型纬向非对称的风场分布。该结果有利于更加综合地认识亚洲夏季副热带急流的变异特征,也为研究海温对急流的影响效应提供了新的依据。     

春季北大西洋三极型海温异常变化及其与NAO和ENSO的联系

利用1951—2016年HadISST逐月海表温度(Sea Surface Temperature,SST)资料,NCEP/NCAR再分析资料以及1958—2016年美国伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution,WHOI)提供的OAFlux数据集,运用经验正交函数分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)和偏相关分析等统计方法,研究了春季北大西洋海温异常的主要特征及其与春季NAO和前期冬季ENSO联系。结果表明:春季北大西洋海温异常EOF的第一模态是自北而南出现的三极结构的海温距平型,其方差贡献率为35.7%。春季北大西洋三极型海温异常的形成主要受到春季NAO主导作用,还受到前期冬季热带中东太平洋海温异常的影响。消除前期冬季Niňo3.4的影响后,春季北大西洋三极型海温异常指数与同期北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)指数的偏相关系数分别为0.50,通过了99%置信度水平的显著性检验。消除春季NAO的影响后,春季北大西洋三极型海温异常指数与前期冬季Niňo3.4指数的偏相关系数为-0.26,通过了95%信度水平的显著性检验。春季NAO正(负)位相引起的海表风场和海表湍流热通量的异常,进而激发出正(负)位相的北大西洋三极型海温异常。前期冬季ENSO事件可以引起春季大气环流异常和热带外海温异常,进而调制春季NAO对北大西洋三极型海温异常的影响。     

我国月降水频数的时空特征

本文利用谱分析、因子分析及因子转动等方法对我国1951—1980年期间46个站逐月的月雨日资料进行分析。 对各站每年月雨日序列的波谱分析表明,我国大部分地区年周期的(第1谐波)振动在与其余波动比较中占绝对优势,显著地区是华北、东北、西南及华南地区,振幅最大值出现在7—8月份。 对全国各站年雨日振幅的逐年变化资料进一步作主分量分析及因子分析,对其中前六个主要因子作极大方差转动,转动后的新因子对应不同的特征气候区域,它们除具有逐年增加的气候趋势外,还具有准两年及22年左右的周期振动特征。     

东亚冬季风气候变率对SSTA响应特征的研究

基于1951/1952—2012/2013年冬季Hadley气候中心的月平均海表层温度(SST)和中国160个台站冬季逐月平均气温等资料,利用最新发展的广义平衡反馈方法(GEFA),结合EOF,相关分析等,诊断东亚冬季风对多个海盆海表温度异常(SSTA)的响应特征,探讨其成因。结果表明:热带印度洋海盆一致模(TI1,95%置信水平)和热带太平洋SSTA第三模(TP3,90%置信水平)对东亚冬季风的强迫最为显著,方差贡献率分别为18.44%和9.19%。当热带印度洋海盆一致变冷或TP3出现正位相时,东亚冬季风增强。热带印度洋一致变冷使局地大气冷却,对流层高层出现辐合中心。西伯利亚地区对流层高层辐合,低层辐散,且高层辐合强于低层辐散,使该区域的海平面气压(SLP)升高显著。阿留申地区对流层高、低层都出现辐散,SLP降低。赤道西太平洋的对流层高层出现辐散,低层为辐合,SLP变化弱。3个关键区SLP的变化导致了东亚冬季风增强。