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气候振荡查看源代码讨论查看历史

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气候振荡是全国科学技术名词审定委员会审定、公布的科技类名词术语。

中国,从来就是一个文化底蕴极度丰富的国家,中国的文字,更是凝聚着中国的文化精魂[1]。中国最早出现的和文字相关的文化记忆就是仓颉造字,小小的文字中蕴藏了无限的文化[2],然后就出现了最初的甲骨文

名词解释

气候震荡,即大气运动的频谱变化,可以粗略地把大气运动的时间变化分为高频变化、天气变化、低频变化、季节变化、甚低频变化、年代际变化和地质纪变化。人们最能直观感觉到的大气运动变化是天气变化,其时间范围约为几小时到10天左右。天气变化中主要有日变化和自然天气周期,后者主要同大气中最常见的长波系统的活动相联系。

因为从理论上来说,Rossby波的运动周期在中纬度地区为4~7天左右。比天气变化更快的变化,可以统称为高频变化,其中较为有意义的是同重力波和声波活动有关的变化。

时间尺度在10天以上,100天以内的大气运动的变化称为大气低频变化。它包括引起大家普遍注意的季节内(30-60天)振荡和准双周(10-20天)振荡。

时间尺度大于1年而小于10年的大气运动变化统称为甚低频变化。

时间尺度为10-100年的大气运动变化统称为年代际变化,而时间尺度超过1000年的大气运动变化统称为地质纪变化。

分析

①热带印度洋和热带西太平洋暖池区域是OLR季内振荡高强度区;它们终年存在,北半球冬春季强、夏秋季弱,且随季节更替作南北向移动;气候高SST区是其存在条件。SST季内振荡高强度区存在于热带东太平洋(终年存在),西北太平洋(北半球春夏秋季存在、夏季最强)和西南太平洋(南半球夏季前后存在);气候薄混合层(mld)是其存在条件。

②太平洋四关键区(热带西太平洋、热带东中太平洋、西北太平洋、西南太平洋)的OLR季内振荡强度与SST异常呈显著局地同时性正相关关系。SST季内振荡强度与mld异常的局地同时性相关结果是,热带西太平洋无显著相关(气候mld较大),其余三关键区气候mld小的季节均存在SST季内振荡强度与mld异常的负相关联系。因此大气季内振荡气候及异常特征直接成因一致地与SST、有关;海洋季内振荡相应特征则直接与mld有关。

③ENSO是海气系统中最强异常信号,在海洋中它引起了SST、mld的明显异常,因此,伴随ENSO必然发生海气系统季内振荡强度的异常。El Nino(La Nina)事件中热带两太平洋SST出现负(正)异常,OLR季内振荡强度出现减弱(增强)的变化。El Nino(La Nina)事件中,赤道太平洋出现地面信风西风分量正(负)异常,并引起热带东太平洋mld出现正(负)异常,造成热带东太平洋SST季内振荡强度出现减弱(增强)的变化。

④热带印度洋、热带西太平洋和热带东太平洋季内振荡强度在上世纪70年代发生了明显的年代际变化,均为前弱、后强,SST本身的年代际变化是其原因。

⑤用改进了的复经验正交函数(CEOF)方法分析了从赤道印度洋到西太平洋然后向正东、东北、东南三条路经上的OLR及速度势的季内振荡传播特征。气候上,在沿赤道的传播中,OLR东半球较西半球明显,东、西半球无显著差别;两种要素季内振荡沿向东南路径的传播较向东北路径的传播特征明显。异常表现为季内振荡强度在El Nin。事件中的减弱和传播方向在个别年份的西传。季内振荡沿上述路径的传播方向不清晰。

⑥用时滞SVD方法分析了北太平洋、南太平洋、热带东太平洋区域10米高处逐日风(夕)场与SST场季内振荡的相关联系,得到了三风夕、SST场季内振荡的基本过程,它们是由漂流和感热输送推动的一个负反馈过程,它以薄mld为存在条件,可能是SST季内振荡的维持机制。

气候振荡的理论研究与诊断

从简单海气相互作用方程组出发,考虑深海海洋对大气的加热作用,求出海气相互作用方程组的解析解,解析解表明,海气相互作用可以产生不稳定海气耦合波。分析了不稳定海气耦合波的特征,并用观测资料对理论结果进行了验证。

结论如下:

(1)在不同的纬度,不同的扰动尺度以及不同的深海对混合层作用下,不稳定海气耦合波的周期和e折时间尺度随海气相互作用系数变化的趋势是类似的,即e折时间尺度随海气相互作用系数的增加由大变小,达到一个极小值,然后随海气相互作用系数的增加而增大;周期随海气相互作用系数的增加而增大。

(2)在相同的纬度,同一扰动尺度和海气相互作用系数下,不稳定海气耦合波的周期和e折时间尺度都有随深层海洋对混合层作用的增加而增大的趋势。从而最小e折时间尺度和最不稳定海气耦合波的周期有随深层海洋对混合层作用的增加而增大的趋势。

(3)同一扰动尺度,在相同深海对混合层作用下,最不稳定海气耦合波的周期和最小e折时间尺度从低纬度到高纬度有增加的趋势。

(4)不稳定海气耦合波的e折时间尺度极小值,对应的海气相互作用系数的大小与波的扰动尺度和纬度有关,而与深海对混合层的作用无关。

(5)诊断分析表明,北太平洋地区存在着海表温度与海表散度的负相关关系,与理论的出发点一致。

(6)研究了北太平洋地区不同区域的海表温度的周期变化特征,得出与理论一致的结论。

参考文献