EOF模式

最后更新2023年2月2日星期四|raybet雷竞技最新气候系统

对DJFM在40°S ~ 50°N范围内的OLRA进行了EOF分析。对OLRA进行过滤，以保留10-90天波段上的可变性，分辨率为

图4.3。(a)从NOAA卫星(Liebmann and Smith, 1996) 1979年1月1日至2001年12月31日的日平均值获得的DJFM(北方冬季)低通滤波(>10天)OLRA的标准偏差。异常计算为偏离季节周期(定义为大均值加上年度和半年周期)(等高线间隔为5Wm-2)。大于20 Wm~2的值用阴影表示，(b)与(a)相同，但用于10-90天过滤后的OLRA。(c)与(a)相同，但适用于10-30天过滤后的OLRA。(d)-(f)与(a)-(c)相同，但适用于JJAS(北方夏季)。使用Papoulis(1973)开发的最小偏倚窗口对异常进行过滤。

: b) EOF 2 4.6%

: d) EOF 4 2.8%

: 图4.4。(a) EOF 1， (b) EOF 2， (c) EOF 3， (d) EOF 4对于DJFM在40°S到50oN范围内的10-90天滤波OLRA。等高线间距为60个无量纲单位。零轮廓被省略。添加轮廓-30和30个无维单位。正值用阴影表示。

EOF分析前还原至5°。谱分析和奇异谱分析(Vautard和Ghil, 1989)都确定了周期为40-48天的领先模态(EOF 1和EOF 2)。它们在时间和空间上都是正交的，并解释了几乎相同的方差百分比(约4.7%)。它们一起表示MJO(图4.4(a, b))。在印度-太平洋扇区，它们与Lau和Chan(1985)的开创性工作和扩展的EOF (EEOF)(第1章)分离出的模式相似。EOF 1(图4.4(a))显示西太平洋的对流受到抑制，而太平洋中部和印度洋的对流增强。在泛美地区，增强对流从巴西东北部通过热带大西洋延伸到几内亚西海岸。EOF 2(图4.4(b))显示了一个纵向偶极子，其两个中心分别位于90°E和165°E。正载荷也位于SPCZ和SACZ。降雨模式不映射到OLRAs在非洲的沙漠，因此，OLRA不应被解释为该地区的降水异常(Waliser et al.， 1993)。

虽然前两个EOFs强烈地投射到经度上的波号1结构上，中心位于印度洋和太平洋扇区(图4.4(a, b))，但接下来的两个EOFs表现出更复杂的结构，至少有两个正中心和两个负中心(图4.4(c, d))。eof3和eof4也彼此正交，并解释了总方差的几乎所有2.9%。EOF 5只能解释总方差的1.6%。根据North标准，它们与EOF 2和EOF 5很好地分开(North et al.， 1982)。第二对EOFs表示22-28天时间尺度的振荡。它们类似于10-30天波段的主要EOFs (Mo, 1999)。尽管它们不能解释总方差的很大比例，但在某些年份，子月模式比MJO更强。在这些时期，它们对泛美的降雨有很大的影响。正如本章引言中所讨论的，强烈的次月振荡通常是造成加州冬季洪水的原因(Mo, 1999)。Carvalho等人(2002)和Liebmann等人(2004)将南美洲东南部热带地区极端潮湿事件的发生与TISO的贡献联系起来。

eof3和4(图4.4 (c, d))显示高负荷从日期变更线附近的赤道中心延伸到北美和中美洲西海岸，表明它们对泛美区域的降雨有很大影响。EOF 3和EOF 4都显示了一个偶极子，在加利福尼亚上空为正载荷，在南部为负载荷。在南美洲上空，它们呈现出三单元结构，在巴西东北部上空有较大的值，两侧是一个拱形模式，从那里延伸出相反的标志南美洲北部进入南美亚热带

采用以下合成方法对与MJO相关的OLRA和大气环流异常的演变进行了研究:将10-90天过滤后的OLRA投影到EOF模态1和2上，以获得主成分(PCs)的时间序列。对于每台PC，计算标准偏差。当这一天的PC高于1.2(低于- 1.2)标准偏差时，选择一个正(负)日。这个日期也被定义为开始日。降水异常、去除纬向均值的10-90天过滤200 hpa涡旋流函数和OLRA形成于发病日前20天至发病后20天。每一个组合都超过300天。以确保OLRA

复合材料代表降雨，它们与CPC合并降水分析(CMAP)的候降水异常的复合材料进行比较(Xie和Arkin, 1997;Xie等，2003)。从上述每日PC时间序列中，计算5天平均值。同样的复合程序被用于获得候雨量异常。总体而言，OLRA和降雨复合材料是相似的，但在西非10°N以北的地区，OLRA不代表降雨(Waliser et al.， 1993)。使用学生t检验检验每张地图的统计显著性。自由度通过假设6天为去相关时间来确定。正事件和负事件的复合与符号反转类似，因此，正事件和负事件之间的复合差异被表示为放大信号。基于PC-1的OLRA复合演化如图4.5所示。对应的降雨复合和日OLRA复合在5%水平有统计学意义的异常区域被遮蔽。

图4.5显示了一个向东传播的脉冲和一个静止的分量，在赤道和20°S之间的南美洲最为明显。一个对流增强(负OLRA)的东向偶极子在15天内从西太平洋传播到中太平洋(图4.5(A -d)和4.6(A))。南美洲是连接中太平洋和热带大西洋对流的桥梁。当负的OLRA移向日期变更线以东的太平洋中部时，在巴西东部20°S的中心与几内亚的西非海岸之间建立了联系(图4.5(d))。抑止的代偿分支对流是发现于热带大西洋(图4.5(f-g))。这是大西洋ITCZ经向位移的指示。随着负的OLRA在日期变更线以东继续向东进入中太平洋，负异常从西非向东南延伸到南非，并与印度洋异常相连(图4.5(f))。随着印度洋对流增强，西太平洋出现正的OLRA，另一个循环开始(图4.5(g, h))。与此同时，南美洲和非洲之间的大西洋对流分支减弱。第10天的OLRA合成与EOF 2相似(图4.4(b))，表明PC-1在10天内演化为PC-2，大约占总时间的四分之一。

环流异常和在泛美地区的降雨取决于热带对流．根据PC-1合成图，在第5天，美洲地区对MJO最强的大规模高层响应(图4.6(c))，当时增强的对流位于以140°W-150°W为中心的日期变更线以东，而抑制的对流位于西太平洋上空(图4.5(f))。由200 hpa流函数差所代表的响应表明，热带异常是对称的，并表现为高压中心的四单元模式(即反气旋流)在太平洋加强对流活动的侧翼。还有一个波列从热带对流区延伸到北美和南美(Weickmann et al.， 1985)。在北美上空，美国西海岸附近为负异常，加拿大上空为正异常，北美东海岸为负异常。这紧密地代表了太平洋-北美(PNA)的格局。

基于pc1的OLRA (IS1090) DJFM

图4.5。基于DJFM的PC 1， (a)第-20天，(b)第-15天，(c)第-10天，(d)第-5天，(e)第0天，(f)第5天，(g)第10天，(h)第15天的正、负事件的OLRA复合差值。OLRA滤波时间为10-90天(等高线间隔为5 Wm~2;零轮廓省略)。正(负)异常在5%水平上有统计学意义的区域为阴影浅(暗)。

d)降雨118 - 125 w

d)降雨118 - 125 w

5 .答案C

图4.6。(a) pc1发病前20天至发病后20天正、负事件OLRA复合差值(10 S ~ 10°N)的时间-经度图(等高线间隔5Wm~2)。在5%的水平上，正(负)值具有统计学意义的区域是阴影浅(暗)。(b)与(a)相同，但这是5°N-25°N与5°S-20°S平均值之间200 hpa流函数差的复合。(c)基于DJFM的PC 1，第5天正事件和负事件之间的200 hpa流函数的合成(等高线间隔为3 x 106m2 s_1;零轮廓省略)。正(负)异常在5%水平上有统计学意义的区域为阴影浅(暗)。(d)与(a)相同，但地表降水差值在118°W-125°W范围内平均的时纬图(等高线间距为0.5mmday_1)。(e)与(d)相同，但OLRA平均值为50°W-60°W。(f)与(c)相同，但为降水差异(等高线间距为0.5mmday_1)。 The 200-hPa streamfunction was obtained from the NCEP-NCAR reanalysis (Kalnay et al., 1996). The daily observed precipitation over the U.S.A. and Mexico was derived from the unified gridded daily data (Higgins et al., 2000).

5 .答案C

F)第5天

Liebmann和Hartmann(1984)研究了热带-热带外连接，发现了与第5天相似的波列模式(图4.6(c))。北太平洋异常的位置也是阻塞性和持续性异常事件最可能形成的区域(Higgins and Mo, 1997)。与MJO有关的热带强迫可能为持续的天气异常创造了有利条件。

与上述讨论一致，北美西海岸降水的响应也取决于热带对流异常的位置。第5天，降雨响应呈现偶极子模式，中心位于加利福尼亚和太平洋西北地区(图4.6(f))，这类似于暖ENSO事件期间的响应。除了偶极外，在南部平原上空还有负异常。降雨的部分响应是由于风暴轨道向西移动到加利福尼亚，这导致太平洋西北地区干燥，加利福尼亚上空潮湿(Mo和Higgins, 1998(a, b))。

MJO循环的演变和下游响应用Hovmoller图表示(图4.6)。当热带OLRA东移时(图4.6(a))， 200 hpa流函数中的偶极子响应一致向东传播(图4.6(b)) (Weickmann, 1983;Knutson和Weickmann, 1987)。在中纬度地区，波列从对流区向下游传播到北美。降雨响应与环流异常一致。它显示了一个偶极子模式，描绘了太平洋西北部和加利福尼亚之间的跷跷板。在南美洲，响应的OLRA从亚热带传播到赤道(图4.6(e))。当抑制对流位于西太平洋时，对巴西东北部的影响最大(图4.5(f))。OLRA模式还显示了一个偶极子，中心位于巴西东北部和SACZ(图4.6(e))。

4.3.3次月振荡

除了MJO的影响外，EOFs 3和4所描述的次月振荡也影响了泛美地区的降雨。通过将OLRA投影到EOFs 3和EOFs 4中，获得pc的时间序列，确定OLRA和流函数异常的演化。这些组合是按照前一节中描述的MJO方法计算的。图4.7和4.8描述了OLRA、200 hpa流函数和降水异常复合的选定时间序列，以说明其时间行为。MJO典型的向东传播在次月尺度上并不明显。相反，沿10°-20°N(图4.7(a, d)阴影)从太平洋中部进入印度洋，主要是olra向西传播。这可以用基于PC-3和PC-4的OLRA Hovmoller图更好地表示(图8(a, b))。除了传播，PC-4的中心位于150°E和150°W(图4.8(a))， PC-3的中心位于120°E和150°W(图4.8(b))。振荡的时间尺度约为20-22天。当与次月模式相关的对流西移时，环流异常组合(图4.7(a-d)，等高线)呈现北移趋势

图4.7。基于DJFM的PC-4， (a)第-6天，(b)第-2天，(c)第0天和(d)第4天的正、负事件之间的OLRA(阴影)和200 hpa流函数(轮廓)复合差值。OLRA大于(小于)6 (-6)Wm-2且在5%水平上异常具有统计学意义的区域为阴影光(暗)。200 hpa流函数复合的等高线间隔为3 x 106m2s-1。零轮廓被省略。(e-h)与(a-d)相同，但用于降水(等高线间距为0.5mmday-1)。正(负)异常在5%水平上有统计学意义的区域为阴影浅(暗)。

: H)第四天

100e 120e 140e 160e 180 160w如何120w 100w

c)olra 50-60W PC

100e 120e 140e 160e 180 160w如何120w 100w

c)olra 50-60W PC

: 50岁45岁40岁35岁30岁25岁20岁15岁10岁5岁eq

100e 120e 140e 160e 180 160w 140w 120w 100w

: 27n 30n 33n 36n 39n 42n 45n 46n 51n 54n

图4.8。DJFM PC-4发病前20天至发病后20天，阳性事件与阴性事件的OLRA复合差值平均为10oN-20oN时经图(等高线间隔为3Wm~2)。在5%的水平上，正(负)值具有统计学意义的区域是阴影浅(暗)。(b)与(a)相同，但基于PC-3。(c)与(a)相同，但为基于PC-3在50°W-60°W平均的OLRA复合差的时纬图(等高线间隔2Wm~2)。(d)与(c)相同，但基于PC-4的陆地降水平均差异为118°W-125°W(等高线间隔3mmday_1)。

转移到中纬度异常区，从亚热带东太平洋经墨西哥、加利福尼亚、太平洋西北部一直延伸到阿拉斯加湾(图4.7)。ban定子(1987)在1979年分析环流型时首次报道了环流异常的西北移动。复合材料还表明了所谓的“菠萝快车”在20-28天的时间尺度上的调制，其特征是滋润北美西部潮湿条件的湿气羽流。

北美西海岸降水的演变在第-6天表现为三单元模式，太平洋西北部为负异常，南加州为正异常。随着环流的变化，沿西海岸的降雨模式向北转移。例如，来自南加州的正异常在第2天移动到加州北部，并在第4天到达太平洋西北部。西海岸平均雨量异常的时间-纬度图显示雨量向北移动(图4.8(d))。在美国上空，合成图(图4.7(e-h))也显示了南加州和南部平原之间的降雨异常的相位逆转。

相比之下，南美洲热带上空的olra起源于亚热带，并向热带深处传播(图4.8(c))。这与波列对MJO响应的次月调制有关。一些研究已经确定了这个时间尺度(例如，Nogues-Paegle和Mo, 1997;Liebmann等人，1999;Nogues-Paegle等人，2000;莫和诺格斯-佩格尔，2001)。它还与太平洋上空的罗斯比列车有关，低空冷空气被安第斯山脉引导向北移动，并在SACZ沿线引发增强对流。Liebmann et al.(1999)指出，亚马逊盆地西南部的对流在次月时间尺度上似乎是从南部传播的，而亚马逊盆地东南部的对流伴随着来自大西洋的扰动。这与Kousky (1985b)的早期结果相一致，该结果将热带巴西上空的降雨异常与冷锋从南部移动以及大西洋副热带高压增强和增强联系起来东风在整个大陆上持续的时间与ISO相称。

以上描述的天气图与以往有关其他热带对流带的研究相辅相成。Kodama(1992,1993)讨论了SPCZ、SACZ和Baiu的共同特征锋区南亚上空。这些辐合带源于赤道对流向极地和向东延伸。在这些带的热带部分，水分主要来自季风，并被副热带高压平流向极地。就南美洲而言，安第斯山脉陡峭的地形起伏改变了向极地的水汽通量，使盛行的信风偏转向南，将大量水汽输送到亚热带南美洲。这些南美洲平均气候的特征也被证明是次月振荡的典型特征(Nogues-Paegle和Mo, 1997)。raybet雷竞技最新SACZ和位于SACZ南部的南美洲肥沃平原构成了对流偶极子，这样，来自热带的低层含湿气流在冷空气向北移动之前推动了平原上空的对流，从而触发了SACZ的增强。中南美洲低空急流(LLJ)是南美洲对流偶极子的组成部分，它受到iso的强烈调制(Nogues-Paegle和Mo, 1997)。

4.4 6 - 9月的季节内变率4.4.1 EOF模式

对6 - 9月(JJAS)的OLRA进行了EOF分析。该程序与DJFM获得EOFs的程序相同。前两个EOFs几乎相互正交，奇异谱分析表明，前两个EOFs的时间周期为40 ~ 48 d。它们一起表示MJO(图4.9(a-c))。EOF 3也有一个周期为40-48天的谱峰，这表明MJO有额外的调制。由于与亚洲季风相关的对流引起的OLRA模式的复杂性，在北方夏季需要三个EOFs才能充分代表该季节的MJO，而在北方冬季，大多数对流都出现在海洋地区。EOF 1(图4.9(a))显示赤道以北从西太平洋延伸到中太平洋的正载荷，而印度洋的负载荷。在泛美区域，最大的负负荷出现在中美洲。中美洲附近最大的负荷表明，东半球强烈得多的季节内异常对北美季风的调制。弱负负荷从南美洲延伸到大西洋。 EOF 2 (Figure 4.9(b)) has a four-cell structure in the eastern hemisphere with two dipoles opposite in phase straddling the equator. EOF 3 (Figure 4.9(c)) is similar to EOF 1 over the Americas, but it exhibits sign reversals from that of EOF 1 over the eastern hemisphere. EOF 1 over the Indian-Pacific sector resembles EOF 2 for the 20-60 day filtered OLRA (Lau and Chan, 1986). Such agreement is lacking in subsequent EOFs, possibly due to differences in the analysis domain and width of the time filter.

EOF 4(图4.9(d))解释了总方差的2.6%。这种模式出现在10-30天的波段上，主导时间模式的周期为20-24天。该模式与MJO一起，建立了与亚洲季风有关的南海对流与泛美地区夏季降水在季内带之间的联系。其主要特征是位于太平洋西部和中部的四单元模式和两个相反的偶极子。南海上空(5°N-15°N, 100°E-130°E)为正载荷，东海为负载荷，东北方向为正异常和负异常交替波动。沿北美西海岸的三单元OLRA模式被注意到。在南美洲，SACZ上空有正载荷。

使用与DJFM相同的合成程序，JJAS形成了10-90天过滤后的OLRA和200 hpa流函数和降水异常的复合。正、负事件的复合与

: b) EOF 2 3.5%

: c) EOF 3 2.9%

: d) EOF 4 2.6%

: 图4.9。与图4.4相同，但适用于JJAS。

一个符号反转，因此正负事件之间的综合差异被给出。特征在5%水平上具有统计学意义的区域被阴影覆盖。

OLRA复合材料(图4.10)显示了EOF 1的演化过程。除了向东传播外，印度洋上的OLRA还向北移动。在-20天，以印度洋为中心的正OLRA(图4.10(a))在-5天从南纬5°移至北纬10°(图4.10(d))，并延伸至西太平洋。从第-5天开始，一个负中心在赤道印第安地区建立

: 图4.10。与图4.5相同，但适用于基于PC-1的JJAS。

赤道以北，由西太平洋延伸至东太平洋的有正OLRA的海洋。只有在日期变更线以东(第-5- 15天)建立正的olra后，与美洲的联系才明显。这以对流带的形式从墨西哥延伸到南美洲(第0天，图4.10(e))，到第15天演变成相反的阶段(图4.10(h))。东半球的演化与众所周知的与亚洲季风有关的特征是一致的(Gadgil, 1983;Krishnarmurti等人，1985;Lau和Chan, 1986，参见第2章和第3章的回顾)。第0天的复合曲线是第-20天复合曲线的放大版，具有相位反转，表明周期接近40-48天。第-10天的合成物与日期变更线以西的eof3(图4.9(c))相似，这与所有三个领先的EOFs代表MJO的不同阶段的概念一致。

图4.11(b)显示了基于PC-1的0-2日降水异常模式，此时北美上空出现最强异常，与图4.10(e)所示的OLRA组合一致。北美的MJO调制季风是以反常现象为特征，这些异常现象从墨西哥南部(Higgins和Shi, 2001)的季风核心延伸到墨西哥湾。在大平原和新墨西哥州的中心发现了与之相反的降雨异常。美国东南部的异常(除了墨西哥湾附近的地区)在5%的水平上并不显著。对于MJO的环流响应如图4.11(a)所示，为正与负pc1事件之间的200 hpa流函数差异。它的特征是全球波数为1，最大值位于亚热带纬度。该模式表明此时西(东)半球有高(低)气压，美洲和东太平洋上空的赤道东气流和亚热带西风带增强。这些结果与Nogues-Paegle和Mo(1987) 1979年FGGE年的结果一致。这项研究将行星辐散和旋转环流联系起来，并得出结论，1979年，isoo在美洲上空的通过引发了OLRA从南美洲向中美洲的季节性北移。本文的结果表明，这一结论在较长一段时间内是有效的。

TISO对南美洲最强烈的影响可以用两种主要的波列模式来表示，即太平洋-南美模式(PSA;Mo和Nogues-Paegle, 2001)(图4.12)作为南半球200 hpa流函数涡旋异常的两个主要EOFs (Mo和Higgins, 1998c)。波列从热带地区延伸到中纬度地区，向北弯曲进入南美洲。这两个波列相互正交，在所有季节都存在。PSA 1型显示了一个以120°W和60°S为中心的负流函数异常区域，这是南半球频繁阻塞的区域(例如，Kiladis和Mo, 1998)，主要在南部冬季。采用与OLRA PCs相同的技术，获得了10-90天过滤后的OLRA与200 hpa涡流函数的复合材料。

PSA模态的演化与TISO (Mo and Higgins, 1998c)相关的热带对流与major有很好的对应关系

继续阅读:西风作用下的垂直结构

这篇文章有用吗?

EOF模式

4.3.3次月振荡

相关的帖子