北太平洋海气系统时空特征及其对中国夏季降水影响的研究

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本文利用1980年1月-2008年12月GODAS的海洋多要素逐月资料,研究了北太平洋海域各要素,即次表层海温ST、混合层深度MLD、海平面高度SSH、海表面动量通量UVFLUX的季节、年际及年代际异常特征,在此基础上研究前秋、前冬、春季、同期夏季各海洋要素与中国夏季降水异常的时滞相关关系,并利用SVD分析方法给出各关键季海洋要素与我国夏季降水的耦合时空特征,得到以下主要结论:   1)对各海洋要素的气候场和均方差场研究表明:北太平洋次表层海温气候场春季85m层以上、冬季95m层以上基本为海温较均匀的混合层;夏季和秋季的混合层非常薄,夏季基本限于表层,从第二层向下直到120m左右为斜温层。混合层深度气候场更直接显示冬季MLD最深,最深区位于黑潮及其延续体区,夏秋季较浅;气候场中混合层深的季节和区域,其年际异常也较显著。各季北太平洋海平面高度分布形势基本一致,约40°N以南SSH为正,以北为负,正中心位于160°E以西的副热带西太平洋区域,冬春季SSH低于夏秋季;各季SSH年际变化最大区域位于黑潮及其黑潮延续体区。北太平洋海表面动量通量秋冬季大于春夏季,且以冬、夏为最大和最小;年际变化也相应地分别在冬季和夏季达到最大和最小。   2)对混合层深度、海平面高度和海表面动量通量异常时空特征分析表明:北太平洋MLD存在明显年际异常,但只有夏季MLD与ENSO事件关系密切。冬、春季MLD最显著年际异常主要发生在北太平洋中部和东南部。时间系数序列呈现出明显年代际变化特征,上世纪80年代春季北太平洋MLD在中低纬度的中西部海域偏浅,90年代加深,本世纪以来又偏浅。E1 Nino年夏季北太平洋西北部及东部混合层加深,中南部变浅,La Nina年则相反。秋季北太平洋混合层除呈现显著年际异常外,还呈现出明显线性趋势,1993年以后,北太平洋混合层整体变浅。北太平洋SSH在冬、春季低于夏、秋季,秋、冬、春季SSH在北太平洋中西部海面以升高为主,其他大陆沿岸海面以降低为主。夏季北太平洋SSH的上升区较其他季节偏南。各季时间系数的长期趋势相似且线性上升,表明近几十年来北太平洋海平面高度有上升趋势。北太平洋海表面动量通量在春、秋、冬季的反气旋性、气旋性输送中心分别与各季节大气环流场的副热带高压及阿留申低压位置相对应,中纬度的中西部海域有强的纬向输送,东部海域则以经向输送为主;夏季在东北、西南对角线位相上有反气旋、气旋、反气旋式动量通量的输送。各季时间系数表明北太平洋海表面动量通量有显著的年际变化,另外夏秋季有长期下降的趋势。   3)次表层海温场、500hPa高度场与中国夏季降水耦合时空特征研究表明:春季次表层海温是联系前、后期大气环流的关键因素。前期冬季大气环流对春季北太平洋次表层海温场影响最显著,春季北太平洋次表层海温场又持续影响同期及后期夏季大气环流异常。异常的夏季大气环流与同期表层、次表层海温相互作用,共同造成夏季长江流域与华北、华南降水出现相反异常的分布型式。   4)混合层深度异常与中国夏季降水时滞相关分析显示,前秋混合层深度异常与中国夏季降水相关性最密切。二者耦合时空特征为:前秋MLD在45°N以南,140°W以西偏深,副热带东太平洋和东北太平洋海域偏浅时,相应夏季长江以南地区降水偏少,中心位于江南地区,长江以北地区降水偏多,中心位于陕西、甘肃、四川一带和内蒙古东部。   5)前秋和春季海平面高度异常与中国夏季降水时滞相关最密切。当前秋、春季北太平洋中部海域和副热带黑潮延续体区域SSH上升,大陆沿岸海域和北太平洋东部海域下降时,相应的夏季降水易出现长江以南偏多,黄河以北偏少,长江黄河之间上游降水偏少,中下游降水偏多的型式。   6)前秋海表面动量通量(UVFLUX)与我国夏季降水相关最密切。当前秋UVFLUX在中纬度有气旋式输送,在副热带有反气旋式输送时,与之耦合的夏季降水在长江以南及东北南部降水偏少,长江以北和东北北部降水偏多。   7)联系各海洋要素的时滞相关关系和各要素与中国夏季降水的耦合时空特征得出了北太平洋海气系统对中国夏季降水影响的耦合过程。
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