赤道太平洋西风爆发事件的时空特征分析及其在CMIP5中的模拟分析
发布时间：2020-11-11 21:05
为研究对厄尔尼诺事件有重要触发作用的赤道太平洋西风爆发事件(简称“西风事件”),本文利用ERA-Interim和NCEP2(NCEP-DOE Reanalysis 2)风场资料以及OI(NOAA OI SST V2 High Resolution Dataset)海表面温度资料对西风事件时空特征进行研究,并初步分析西风事件时空特征受ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)信号影响。研究结果显示,西风事件初期主要集中在中西部太平洋,季节性变化表现为冬春季较强,夏秋季较弱。西风事件频率和强度都有一定的年际变化特征,其中西风事件的强度与ENSO信号的关系更密切。与ENSO信号关系密切的西风事件集中在中太平洋。当Ni?o3.4指数大于1oC时,西风事件的频率和强度与ENSO信号更密切。当Ni?o3.4指数小于1oC时,西风事件的频率随机性更强,但其强度与ENSO信号关系密切。研究结果对于分析西风事件的时空特征及其受ENSO信号的影响有一定的参考价值。更进一步,本文通过涡动动能收支分析得到,ENSO信号通过影响大尺度风场向小尺度风场的正压转化和大尺度风场对涡动动能的输运,促进西风事件的产生,从而实现大尺度信号对西风事件的调制作用。为研究西风事件的时空特征及其受到ENSO信号的影响,本文基于CMIP5的模式资料分析纬向风的基本特征以及西风事件在CMIP5模拟情况,对各个模拟中西风事件的时空特征进行分析,综合认为MPI_ESM_LR和MPI_ESM_MR对西风事件的基本特征模拟的较好,以MPI_ESM_LR模式为例进行分析发现,该模式基本体现观测资料中西风事件的年际变化与ENSO信号的关系,说明西风事件中如果考虑西风事件受ENSO信号的影响,会更好的提高西风事件时空特征模拟的准确性。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P732
【部分图文】：
图 2.2 西风事件个数与选取标准的关系（a：西风事件个数与纬向宽度标准；b：西风事件个数与持续天数标准；c：西风事件个数与西风事件中心纬向距离；d：图 2d 西风事件的振幅分布）Figure 2.2 The relationship between the number of westerly wind burst event and its detectingcriteria (a: the number of westerly wind burst and the zonal wind criteria; b: the number ofwesterly wind burst and the days of lasting; c: the number of westerly wind burst event and thezonal middle distance; d: the amplitude of westerly wind burst event distribution)图 2.2 显示西风事件个数与选取标准的关系。纬向宽度标准过小会将部分西风事件连在一起，难以区分，如果宽度过大会将部分西风事件忽略，从而导致西风事件个数较少。图 2.2a 表明在不同持续天数的标准下，纬向宽度在 30o时都可以区分出较多的西风事件个数，从物理意义上，海洋上赤道开尔文波（以下简称“开尔文波”）的空间特征尺度也是 30o左右，因此选择 30o作为西风事件纬向宽
图 3.1 a：纬向风平均场、b：月均纬向风异常方差场、c：日均纬向风异常方差场（风场平均单位 m/s；方差场单位： / ）Figure 3.1 a: Zonal wind mean field, b: monthly zonal wind anomaly variation, c:daily zonalwind anomaly variation(mean field unit: m/s, variation field unit: / )通过前文的分析，日均和月均纬向风异常最剧烈的区域都出现在中西部太平洋，但是无法判断东风异常和西风异常哪种类型更强。所以图 3.2a 给出纬向风异常的分布类型，月均风场中，中东部太平洋的偏度为正，说明东风异常较强，西风异常较弱，而且在图 3.1b 的基础上，该区域纬向风异常变化较弱，说明此区域以东风异常占主导地位，间接表明西风事件在此区域发生的可能性较小。而在西太平洋，风场偏度为负，表明该区域西风异常较强，而且该区域风场异常方差较大，说明东西风异常交换也很剧烈。与月均风场数据不同，日均风场的偏度基本为正，表明在日均尺度上东风异常偏多。
图 3.2 a：月均纬向风异常偏度，b：日均纬向风异常偏度（偏度为无量纲单位）Figure 3.2 a: Monthly zonal wind anomaly skewness, b: daily zonal wind anomaly skewness(skewness of no unit)综合前面的分析，赤道太平洋以东风为主，太平洋东西沿岸地区以西风为主。在东部太平洋，盛行东风异常，而在中西太平洋，西风异常和东风异常频率相同，而且在月均尺度上，西部太平洋以西风异常为主。同时，因为南美季风和亚澳季风的存在，风场会存在一定的季节转向，年平均尺度上会是偏弱的西风异常。3.1.2 日均纬向风变化的经验正交分解为了研究日均纬向风异常变化的时空特征，对日均纬向风异常进行经验正交分解。分析结果显示，前两个模态在累积解释方差上占优，而且信号周期性比较明显，从第三个模态开始，累积解释方差都在 10%以下，时间系数的噪声较强，
【参考文献】
本文编号：2879743
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P732
【部分图文】：
图 2.2 西风事件个数与选取标准的关系（a：西风事件个数与纬向宽度标准；b：西风事件个数与持续天数标准；c：西风事件个数与西风事件中心纬向距离；d：图 2d 西风事件的振幅分布）Figure 2.2 The relationship between the number of westerly wind burst event and its detectingcriteria (a: the number of westerly wind burst and the zonal wind criteria; b: the number ofwesterly wind burst and the days of lasting; c: the number of westerly wind burst event and thezonal middle distance; d: the amplitude of westerly wind burst event distribution)图 2.2 显示西风事件个数与选取标准的关系。纬向宽度标准过小会将部分西风事件连在一起，难以区分，如果宽度过大会将部分西风事件忽略，从而导致西风事件个数较少。图 2.2a 表明在不同持续天数的标准下，纬向宽度在 30o时都可以区分出较多的西风事件个数，从物理意义上，海洋上赤道开尔文波（以下简称“开尔文波”）的空间特征尺度也是 30o左右，因此选择 30o作为西风事件纬向宽
图 3.1 a：纬向风平均场、b：月均纬向风异常方差场、c：日均纬向风异常方差场（风场平均单位 m/s；方差场单位： / ）Figure 3.1 a: Zonal wind mean field, b: monthly zonal wind anomaly variation, c:daily zonalwind anomaly variation(mean field unit: m/s, variation field unit: / )通过前文的分析，日均和月均纬向风异常最剧烈的区域都出现在中西部太平洋，但是无法判断东风异常和西风异常哪种类型更强。所以图 3.2a 给出纬向风异常的分布类型，月均风场中，中东部太平洋的偏度为正，说明东风异常较强，西风异常较弱，而且在图 3.1b 的基础上，该区域纬向风异常变化较弱，说明此区域以东风异常占主导地位，间接表明西风事件在此区域发生的可能性较小。而在西太平洋，风场偏度为负，表明该区域西风异常较强，而且该区域风场异常方差较大，说明东西风异常交换也很剧烈。与月均风场数据不同，日均风场的偏度基本为正，表明在日均尺度上东风异常偏多。
图 3.2 a：月均纬向风异常偏度，b：日均纬向风异常偏度（偏度为无量纲单位）Figure 3.2 a: Monthly zonal wind anomaly skewness, b: daily zonal wind anomaly skewness(skewness of no unit)综合前面的分析，赤道太平洋以东风为主，太平洋东西沿岸地区以西风为主。在东部太平洋，盛行东风异常，而在中西太平洋，西风异常和东风异常频率相同，而且在月均尺度上，西部太平洋以西风异常为主。同时，因为南美季风和亚澳季风的存在，风场会存在一定的季节转向，年平均尺度上会是偏弱的西风异常。3.1.2 日均纬向风变化的经验正交分解为了研究日均纬向风异常变化的时空特征，对日均纬向风异常进行经验正交分解。分析结果显示，前两个模态在累积解释方差上占优，而且信号周期性比较明显，从第三个模态开始，累积解释方差都在 10%以下，时间系数的噪声较强，
【参考文献】
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本文编号：2879743
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