MJO的基本特征重构及其与我国降水影响的因果分析

发布时间：2020-07-23 22:46

【摘要】：本文利用两种新的方法对Madden-Julian振荡(MJO)的一些动力特征重新进行分析,并基于此研究其对中国降水变化的影响。这些新的方法是近年来发展的多尺度子空间变换(MWT)以及基于Liang-Kleeman信息流理论的时序因果分析。通过构造两种不同类型的理想序列,将MWT与传统使用最多的带通滤波方法(Butterworth)进行比较发现：MWT滤波出的结果在整体上与原序列几乎完全吻合,而Butterworth的滤波结果在振幅上总是偏小；另一方面MWT对边界的处理也比Butterworth要好。使用MWT对MJO的重构结果表明：在纬向(zonal), MJO表现为向东的传播,冬季最强；而在经向(meridional),经长年平均后,MJO波列从年初到夏季由南向北传播,而从夏季到岁末传播方向却发生逆转,变成由北向南,这一点与传统的图景不同；在季节变化方面,则表现为冬春季强、夏秋季弱的特点。时间序列间的因果关系分析是在各个不同学科都有着广泛应用、却又是著名的难题,最近Liang-Kleeman信息流理论在该领域的应用使之取得突破性的进展。本文利用该分析研究了MJO对我国降水的影响,结果显示：MJO对我国降水的影响主要集中在我国的青藏高原、东北以及江淮地区；MJO发生时,青藏高原和东北地区的降水变得更不确定,而江淮地区的降水则相反,变得更可预报；MJO对我国青藏高原降水的影响强于对东北地区的影响,对江淮地区的影响最弱,其中青藏高原和东北地区的降水与MJO之间的影响是双向的,而对江淮地区则为单向因果(只表现为MJO对降水有影响)。合成分析的结果也表明MJO强、弱事件情况下我国的降水异常主要集中在青藏高原、东北以及江淮区域。其中在MJO强事件下,降水变化表现为负异常,风场和水汽通量主要表现为从大陆由北向南吹向南海及其周边地区,东北地区受反气旋性水汽通量控制,我国南部的印度以及南海地区,对流受到抑制,青藏高原地区受水汽通量辐散场控制；反之,在弱事件下则表现相反。在MJO的8个位相的发展过程中,起始和结束阶段对我国的降水影响较大；其中,青藏高原地区降水的影响主要来自于第1位相,东北地区的影响主要来自于第6位相,江淮地区的影响主要来自于第2、6位相；在MJO发展过程中,也伴随着OLR由西向东传播发展并消亡的过程,在第5位相时其强度达到峰值,随后继续东传,并在日更线处消亡。水汽通量散度大值区伴随着OLR东传的生成-发展-消亡的过程；在MJO发展的生命过程中,各位相对应的850hPa纬向风和水汽通量输送的方向基本一致,并且都各自对应着我国降水的分布。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P426.6
【图文】：

序列,滤波效果,序列,滤波处理

ｙ邋＝邋９邋Ｘ邋ｓｉｎ（２；ｒ＞＾３巧邋＋１６邋Ｘ邋ｓｉｎ（２；ｒ邋／邋６４），逡逑现在我们将用ＭＷＴ方法和Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ方法对原序列ｙ分别进行滤波处理，并逡逑将它们的滤波结果与理想序列／进行比较。由图２可Ｗ看出，ＭＷＴ滤波出的结逡逑１３逡逑

信息流,指数,信息传递

，逡逑结果显示，随着时间序列的缩短，我国可Ｗ通过检验的区域越来越小，但是整逡逑体上通过信息传递检验的我国区域的分布情况是大体不变的。逡逑前面我们研究了邋１９巧年至２００９年间（ＶＵＯ指数对我国降水的信息传递情逡逑况，即反应的是Ｍｊ0对我固降水的影响情况，接下来，我们将进一步研究在中逡逑国降水对ＭＪＯ方向上是否存在信息的传递，及这样的信息传递呈现怒样的分逡逑布情况。图１０给出的是３０年间我国降水对ＭＪ０指数的信息传递情况，可レッ看逡逑出青藏高原和我国的东北地区依然通过了检验，但是江淮地区却没有通过检验，逡逑这表明ＭＪ０与我国的东北和青藏高原地区的降水之间存在双向因果的关系，但逡逑是ＭＪＯ与我国江淮地区的降水为单向因果关系，即只存在Ｍｊ0对江淮地区降逡逑水方向上的影响。逡逑

信息流,孟加拉湾,重要区域,降水时间

分别进行区域平均，得到一个３１年时长的降水时间序列，从而进＾步研究这逡逑Ｈ个地区降水与Ｍｊ0之间的影响。逡逑图１１显示的是ＯＬＲ对我国青藏高原地区降水的信息传递分布情况，其中逡逑（ａ）显示的是ＯＬＲ对我国青藏高原地区的影响，（ｂ）显示的是青藏高原地区逡逑降水对ＯＬＲ的影响。从整体上可看出，热带地区０ＬＲ与青藏高原地区降水之逡逑间的相互影响基本上通过了显著性检验，并且ＯＬＲ场在孟加拉湾地区存在－个逡逑强的模态，这说明孟加拉湾地区是热带地区０ＬＲ影响我国青藏高原地区降水的逡逑重要区域；同时，在青藏高原地区降水对ＯＬＲ场方向的影响可Ｗ看出，在这个逡逑２８逡逑

【参考文献】