太平洋海表面温度的季节内变率研究许园春 谭言科（解放军理工大学气象学院）摘要文中利用1990~2006年NCEP再分析资料，采用小波分析方法，对太平洋海表面温度刊季节内振荡进行了诊断分析结果表明：1引言热带大气ISO对全球的大气环流与气候有着重要的影响，其对ENSO的影响已得到证实近年来有研究表明，热带大气季节内振荡（也称ISO或MJO）与海表面温度季节内振荡（SST ISO）是起相互调制作用的Eric D. Maloney等指出：在东太平洋MJO 对流区存在SST ISO，并且该SST ISO提前该地区降水异常ISO 10天并指出在ITCZ区域，海表面潜热通量的变化对与MJO有关的SST季节内振荡起重要作用D. J. Bernie等指出：MJO确实是海气耦合的产物，或致少是被海气耦合调制的Steve Woolnough等认为：在季节内时间尺度上，OLR与SST，纬向风应力，潜热通量，太阳短波辐射都着内在联系，且在西太平洋地区最为明显，其中OLR位相落后SST约10天，OLR与太阳短波辐射成正相关，OLR提前纬向风应力约5天，OLR落后潜热约5天此外，有一部分学者做出的工作说明季节内时间尺度的海表温度异常对大气环流的影响也是相当可观的。
肖子牛，李崇银指出：全球大气对东太平洋海表面温度月时间尺度正距平可以出现较长时间的遥响应王铁、张立凤、张铭指出：冬季赤道东太平洋地区海表水温月异常增暖能引起中太平洋信风带Walker环流的改变并激发出中高纬度30~50天的低频振荡；当该异常结束后，其后效仍会对我国的气候产生影响海表面温度的季节内振荡（SST ISO）对气候有着不可忽视的作用，本文通过小波分析，EOF等方法，来揭示太平洋SST ISO的频谱、传播、时空分布等特征，并探讨SST ISO的成因与其对气候的影响2 资料与处理2.1 SST资料本文采用NOAA 最优插值周平均SST资料，范围为89.5ºN ~ 89.5ºS, 0.5ºE ~ 359.5ºE，水平分辨率为1º × 1º2.2 小波分析小波分析是本文主要使用的研究方法之一小波分析自20世纪80年代提出，90年代不断完善并广泛应用于时间序列的诊断分析之中Christopher Torrence 和 Gilbert P. Compo对这一方法给出了详细的介绍本文Morlet子波作为变换函数2.3 季节内变化振荡的提取本文取14~90天为周期的SST 振荡作为研究对象。
因为对SST 振荡来说，SST的年（半年，季节）变化占有相当大的方差贡献，为了将季节内时间尺度的变化突出出来，有必要进行14~90天的带通滤波处理滤去年变化的方法有很多，本文采用小波滤波方法较传统的滤波方法的优势在于，它能够滤去所有频率域中的“噪音”，可以用来提取具有较宽功率谱的单个事件和具有变化频率的多个事件，详见文献 [9]为研究方便，本文将14~90天分为8段分别研究其特点，14~20天为第一段，20~30天为第二段，30~40天为第威三段……，依次类推3 特征分析3.1太平洋海表面温度季节内变率的时空特征SST ISO（14~90天）的方差分布（图1）显示了SST ISO事件的总的空间分布情况，由图可见在赤道东太平洋方差最大，达0.4以上，说明该区域SST ISO最为活越其次在北半球中纬度（40ºN）中西太平洋，达0.2以上，及南半球中纬度（35ºS）中东太平洋的，达0.15以上 图1 SST ISO在太平洋地区的方差分布通过对热带太平洋地区（100ºE~80ºW，30ºS~30ºN）每个点进行小波功率谱分析，分别得到每个点在各段振荡周期的功率值（图2），由图中可以见到，14~20天周期振荡主要分布在热带中东太平洋赤道以南，在105ºW，15ºS附近最显著；20~30天信号在赤道附近17WºE~105ºW，0º~10ºN之间最为显著；30~40天振荡在赤道换日线以东最为显著，其次在换日线以西，近赤道地区有明显的功率大值区；40~90天显著区域均在赤道中东太平洋160ºW~120ºW附近。
图2 热带太平洋各段振荡周期功率分布图（超过95%信度检验）图3 各周期段功率谱值的纬向平均（超过95%信度检验）（横坐标上负值表示南纬）图3是各周期段功率谱值热带地区的纬向平均值，周期为14~40天的振荡功率值较40天以上的振荡弱些，其中，14~20天周期振荡在南半球强于北半球，在南半球14ºS附近出现峰值，在赤道附近有明显的峪值；20~40天周期振荡随纬度的变化较为一致，最大值出现在5ºN附近，在赤道附近出现明显的峪值；周期为50~80天的振荡功率值最强，且50~80天周期的功率值随纬度的变化较为一致，呈现多峰结构，以4ºS附近最强，南北纬25º附近亦有峰值由图3亦可见到，50~80天与20~40天振荡功率值随纬度分布几乎是相反的，在北半球尤为明显；40~50天周期段功率值位于14~40天周期段和50~80天周期段之间，其随功率随纬度变化在北半球与14~40天周期段的一致，在南半球与50~80天更为接近，这说明40~50天周期可能是14~40天周期与50~80天周期之间的过渡周期；80~90天周期段功率值亦位于14~40天和50~80天之间，其强度随纬度的变化与50~80天周期段一致，亦呈现多峰结构。
这样，从功率的纬度分布结构上，可以分为两组：10~50天，50~90天，且这两段呈相反变化从强度上，可以分为三组：14~40天较弱，40~50天和80~90天较强，50~80天最强再以热带太平洋上每个点最显著周期做为该点的值，这样就得到热带太平洋地区最显著周期分布图（图4），在热带东太平洋105ºW，15ºS附近14~20天是最显著SST ISO振荡周期；以20~30天振荡为最显著周期的点则相对稀少；30~40天振荡的最显著区主要在122ºW~155ºW，0º~5ºN；40~50天周期振荡最显著区主要分布在160ºE，15ºN至140ºW，15ºS一线附近；50天以上最显著周期振荡在整个热带太平洋地区分布比较均匀图中热带太平洋大部分为50~80天周期所覆盖，说明50~80天是热带太平洋海表面温度季节内变化（SST ISO）最主要的振荡周期，这三段周期分别占热带太平洋总面积的22.0905 % 29.5043 % 22.1121 %；在东太平洋赤道附近160ºW~110ºW，0º~5ºN为30~40天周期最显著，占总面积的5.0754 %；14~20天周期在115ºW~95ºW，10ºS~20ºS最为显著，占总面积的0.8621 % ；20~30天分布极少，占总面积的0.2155%；40~50天主要分布在160ºE，15ºN至145ºW，15ºS一线附近，其面积占总面积的8.3621 %、80~90天分布较散，主要在中太平洋175ºE，南北纬20º附近，占11.7780 %。
3.2 SST ISO的传播图4是4ºN不同振荡周期的时间经度剖面场的EOF分析的第一模态，从图中可见，14~90天振荡以西传为主，在60~90天振荡部分有东传信号，且随着振荡周期的廷长，东传信号越明显参考文献[1] Eric D. Maloney, 2002,An Analysis of June~November Eastern Pacific Intraseasonal SST Variability using the TRMM [2] D. J. BERNIE,S. J. WOOLNOUGH, J. M. SLINGO, E. GUILYARDI, 2004,Modeling Diurnal and Intraseasonal Variability of the Ocean Mixed Layer, JOURNAL OF CLIMATE,vol.18,1190~1202[3] Steve Woolnough, Julia Slingo, Pete Inness, Dan Bernie, Brian Hoskins,Air~sea interaction in the intraseasonal oscillation,Reading[4] 肖子牛,李崇银,1992, 大气对外强迫低频遥响应的数值模拟:Ⅰ对赤道东太平洋SSTA的响应,大气科学,16(6),708~717.[5] 王铁,张立凤,张铭,2000, 赤道东太平洋海表水温月异常的数值试验, 气象科学,20(1),31~36.[6] Christopher Torrence and Gilbert P. Compo.A Practical Guide to Wavelet Analysis.Bulletin of the American Meteorological Society, 1998, 79(1):61~78[7] 。