南極繞極波的傳播系統(tǒng)研究.pdf

1、本文主要使用歐洲中尺度氣象預(yù)報(bào)中心ECMWF的海表氣壓(SLP)資料，對(duì)南極繞極波的波動(dòng)形態(tài)和傳播過程進(jìn)行分析，得到南極繞極波的基本波動(dòng)參數(shù)，對(duì)南極繞極波的波動(dòng)進(jìn)行擬合，得到模擬的南極繞極波波解，并對(duì)南極繞極波的傳播過程和與其相關(guān)的過程進(jìn)行探討和分析。研究時(shí)段集中在1985年到2002年，研究范圍為整個(gè)南大洋乃至整個(gè)南半球的海表氣壓體系。本文主要包括以下幾部分： 第一，利用1958-2002的SLP資料得到南極繞極流海域年際變化

2、的主要信息，并分析各個(gè)時(shí)段的傳播情況。這里使用的5階的Butterworth濾波器對(duì)SLP資料進(jìn)行3-7年的帶通濾波，并使用功率譜分析證實(shí)了這種濾波器的可行性。分析結(jié)果表明：南極繞極波只在1985～1994年間存在明顯的東向行波傳播，這一段時(shí)間的傳播形態(tài)與White的南極繞極波的空間形態(tài)是一致的；而在其他時(shí)段則不存在明顯的傳播，而是本地維持的年際信號(hào)自我振蕩占據(jù)主要地位。對(duì)年代際變化的分析結(jié)果表明，90年代以前，海表氣壓的年代際變化要整

3、體早于Nino3指數(shù)的年代際變化信號(hào)，南大洋海表氣壓的年代際變化的整體信號(hào)存在氣候躍變。而滑動(dòng)t檢驗(yàn)的結(jié)果則表明，南大洋氣候躍變的發(fā)生時(shí)間(1974年前后)也要早于Nino3指數(shù)的躍變時(shí)間(1978年前后)； 第二，確定南極繞極波明顯傳播時(shí)段存在一個(gè)行波和駐波的傳播系統(tǒng)。在理想波解的情況下，利用最小的誤差估計(jì)，采用非線性擬合的方法對(duì)1985～1992年間南極繞極波的行波和駐波進(jìn)行了疊加，在能夠收斂的前提下，得到繞極波的基本行波波

4、速和波數(shù)，以及駐波明顯的印度洋區(qū)的駐波波數(shù)和振動(dòng)周期。結(jié)果表明：在誤差為200±7的情況下，首次得到南極繞極波的理論波解，這個(gè)模擬的波形和實(shí)際的波形有很好的相似性，可以基本代表南極繞極波的理想波解：南極繞極波的行波和駐波是共存的一個(gè)體系，兩者具有非常相近的角速度和頻率，是南極繞極波的共同組成部分； 第三，對(duì)南極繞極波的空間傳播過程進(jìn)行了分析。分析表明，南極繞極波和中低緯度的ENSO尺度的傳播存在明顯的聯(lián)系，這種擾動(dòng)是南極繞極波傳

5、播的擾動(dòng)端；SLP在太平洋海域存在比較明顯的行波傳播，在大西洋海域傳播則明顯減弱；而在印度洋區(qū)域則存在著比較明顯的駐波體系，是明顯的局地變化；三者具有共同的周期也體現(xiàn)了三者共屬于同一個(gè)動(dòng)力學(xué)體系，行波和駐波共存系統(tǒng)可以很好的表達(dá)南極繞極波的時(shí)空特性和傳播特性； 第四，利用空間分段EOF方法分解SLP時(shí)空序列，研究波動(dòng)的傳播特性。結(jié)果表明，分段的EOF方法可以完全可以體現(xiàn)波動(dòng)的傳播特性，并從該方法的結(jié)論中進(jìn)一步證實(shí)了，繞極波是印度