北太平洋维多利亚模态与ENSO准两年振荡的关系

来源 :云南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenchen19880908
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厄尔尼诺-南方涛动(El Ni(?)o-Southern Oscillation,ENSO)有一个周期为2-3年的准两年变率(quasi-biennial,QB),另一个周期为3-7年的准四年变率(lowfrequency,LF),其中ENSO的准两年分量是影响ENSO春季持续障碍的主要因素之一。北太平洋维多利亚模态(Victoria mode,VM)是北太平洋地区海温异常的主要模态之一。本研究利用1948-2020年的Had ISST海表温度资料、NCEP-NCAR大气再分析数据、GPCP降水数据集以及CMIP5、CMIP6模式模拟资料,通过傅里叶滤波、功率谱分析、相关、回归和合成分析及其显著性检验等一系列方法,通过对准两年型ENSO的时空变化特征的分析,重点研究准两年时间尺度上VM和ENSO之间的联系以及二者相互作用的可能物理机制,此外还简要分析了VM与ENSO准四年变率的关系。研究主要结论如下:(1)准两年型ENSO事件演变过程中的的海温特征是赤道中、东太平洋的海温异常变暖在次年夏季迅速转为异常变冷,在El Ni(?)o前期的春季MAM(0),北太平洋海温异常呈现VM正位相模态,La Ni(?)a前期的春季MAM(1)则是VM负位相模态。而准两年型ENSO事件演变过程中,El Ni(?)o前期冬季DJF(-1),北太平洋中高纬度地区大气中是北太平洋涛动(North Pacific Oscillation,NPO)负位相模态,La Ni(?)a前期冬季DJF(0)时北太平洋是NPO正位相模态。(2)表征ENSO变化的Ni(?)o3.4指数存在一个2-3a的周期,表征北太平洋海温异常第二模态变化的VM指数也存在一个2-3a的周期。VM指数与准两年的Ni(?)o3.4指数之间存在显著的超前滞后相关,在VM超前准两年ENSO 6个月左右时二者正相关最强,VM滞后准两年ENSO约6个月左右时二者负相关最强。NPO作为VM的大气强迫因子,与Ni(?)o3.4指数的准两年分量之间同样存在显著的超前滞后相关,NPO超前准两年ENSO 7个月左右二者正相关最强,而NPO滞后准两年ENSO 5个月左右时二者负相关最强。(3)NPO、VM、ENSO三者之间形成了准两年的循环关系:前冬北太平洋大气中的NPO负位相通过影响表面热通量和表面风异常的变化,强迫出次年春季的VM正位相海温模态,其效应延迟约1-2个月,VM正位相通过海表季节足迹机制影响热带太平洋的海温异常,其响应滞后10-11个月,并激发出El Ni(?)o现象;冬季,在El Ni(?)o盛期的同时,NPO正位相模态出现在北太平洋大气中,使得这一循环过程继续进行,在下一年春季强迫出VM负位相模态,进而激发出La Ni(?)a现象。(4)El Ni(?)o启动后,可能通过以下过程反馈到热带外北太平洋触发NPO正位相,使得循环能够继续:El Ni(?)o事件发生时,赤道太平洋的海温异常分布能激发出向西传的Rossby波,进一步激发出西北太平洋(western North Pacific,WNP)地区的异常反气旋,这一异常反气旋随着季节的变化从秋季到冬季一直维持并逐渐向东移动,使得夏威夷附近地区出现海平面气压(sea level pressure,SLP)正异常,因此北太平洋上空出现了NPO正位相的SLP异常偶极子模态,进一步激发出下一年的海温异常结构。(5)CMIP5、CMIP6模式数据基本能够模拟VM与ENSO准两年变率的相关关系,以及NPO-VM-ENSO三者之间的准两年循环过程,验证了观测结果。(6)VM与ENSO准四年变率之间也存在显著的超前滞后相关,当VM超前LF ENSO约15个月或者滞后LF ENSO约10个月时出现最大相关,并且前春VM和冬季LF ENSO的关系在20世纪90年代之后有显著的增强。
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