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本文利用1948-2013年NCEP/NCAR月平均再分析资料、NOAA气候预测中心(CPC)提供的气候指数以及NOAA的ERSST海温资料等,使用EOF分解及滤波方法,重点讨论北半球冬季Ferrel环流变率特征,具体内容包括FeFel环流气候态及其季节演变、北半球冬季Ferrel环流变化的主要模态以及各模态的年际/年代际变率特征等。针对Ferrel环流的强度/位置变化模态,分别讨论与其变化相关的高低空急流变化、大气环流异常特征、海温背景、降水背景等,从年际尺度和年代际尺度上揭示了与Ferrel环流强度和位置变化相关的可能气候因子。主要研究结论如下: Ferrel环流逐年变化主要呈现为强度变化模态(51.34%)和南-北位置变化模态(22.08%),两模态对应的时间序列均展现出显著的年际变化信号和年代际变化信号。Ferrel环流强度年际变化表现为5.5-8年的振荡周期,而环流位置年际变化呈现出4年和8.5年的振荡周期,两者均在近年呈现出振荡幅度增大的趋势。Ferrel环流强度年代际变化在1960-1993年间维持增长趋势,1995年后呈现缓慢减弱趋势;Ferrel环流位置年代际变化振荡周期~30年,环流位置在1955-1974年、1989-2003年间有持续的向低纬移动趋势,1974-1988年、2003-2013年间呈现持续的向高纬移动趋势,其中1965-1995年期间振幅相对较大。 北半球冬季Ferrel环流强度变化伴随着中纬度高低空急流、气压场、海温场、全球降水量分布与大尺度气候信号的显著差异。年际尺度上,环流增强(减弱)伴随着北太平洋、北大西洋上空高低空西风急流位置的向高(低)纬偏移;海平面气压场中,环流增强时太平洋副高、亚速尔高压、冰岛低压增强且范围向北扩张,环流减弱时则情况相反;Ferrel环流强度与海温之间的关系呈现了显著的正负位相间的不对称性,环流强度增强伴随着北太平洋中部(~30°N)海温暖异常及赤道中太平洋海温冷异常,环流增强可能与La Nina事件有关,然而Ferrel环流减弱时,热带太平洋海温无显著异常;与此海温场异常特征相对应的是,Ferrel环流增强时,赤道中太平洋降水减弱,低纬地区北太平洋西部(~20-30°N)降水增强,而Ferrel环流减弱时赤道中太平洋的降水异常不显著。此外通过比较分析发现,年代际尺度上,北半球冬季Ferrel环流强度变化伴随着与年际尺度相似的气压场异常特征,且环流强度增强与AO正位相事件有关;环流年代际增强与西太平洋暖池增暖现象、全球变暖事件相关,Ferrel环流增强可能是对全球变暖现象的大气响应。 北半球冬季Ferrel环流的位置南-北变化同样伴随着中纬度高低空西风急流、高低空气压场、海温场、全球降水量分布与大尺度气候信号的显著差异。年际尺度上,北半球冬季Ferrel环流的向高(低)纬偏移伴随着低纬地区北大西洋高空的副热带急流增强(减弱),中高纬地区的高低空西风急流在北太平洋、北大西洋上空向高(低)纬偏移且急流中心略有减弱(增强);海平面气压场上,环流向高纬偏移伴随着亚速尔高压向北扩张,亚留申低压减弱,极地地区低压增强,环流向低纬偏移时则情况相反;环流位置南-北移动与北太平洋及其下游美国西岸中纬度地区的海温异常显著相关,环流位置向高(低)纬偏移时,北太平洋中部(~40°N)出现海温正(负)异常,而美国西海岸存在海温负(正)异常,这可能与PDO负(正)位相事件有关;Ferrel环流位置移动与热带地区的海温场异常的关系呈现出正负位相间的不对称性,环流向低纬偏移伴随着赤道中-东太平洋海温正异常,可能与ElNi(n)o事件有关,但环流向极偏移时此海域海温并无显著异常;与海温场异常相对应的是,Ferrel环流位置向低纬偏移伴随着北太平洋中部地区(~40°N)降水减弱与赤道中-东太平洋地区降水增强,而环流位置向高纬偏移时,赤道中-东太平洋地区降水无显著异常。通过比较分析发现,年代际尺度上,北半球冬季Ferrel环流位置变化伴随着与年际尺度相似的气压场异常特征,环流位置的向高纬偏移事件与AO正位相事件、NP正位相事件显著相关。