熱帶太平洋上層洋流異常的復(fù)EOF分析

盧姁，包赟，呂慶平

（1.中國(guó)人民解放軍61741部隊(duì)，北京 100094；2.中國(guó)人民解放軍東海艦隊(duì)海洋水文氣象中心，浙江寧波 315122）

1 引言

海洋，尤其是熱帶海洋，是大氣運(yùn)動(dòng)的重要能源，對(duì)氣候變化有著不可忽視的影響。大洋環(huán)流既影響海洋熱含量的分布，也影響到海洋向大氣的熱量輸送過(guò)程。低緯度海洋獲得了較多的太陽(yáng)輻射能，通過(guò)大洋環(huán)流可將其中一部分輸送到中高緯度海洋，然后再提供給大氣。前人對(duì)熱帶太平洋海洋狀態(tài)的異常多集中在表層溫度異常（SSTA）上，并探討了其與東亞冬、夏季風(fēng)異常和長(zhǎng)江中下游及華北降水、溫度異常之間的關(guān)系[1]。海洋流場(chǎng)是重要的動(dòng)力學(xué)變量，其地位不亞于海洋溫度場(chǎng)；為此對(duì)熱帶太平洋上層洋流異常進(jìn)行統(tǒng)計(jì)動(dòng)力診斷是很有必要和十分有意義的。在氣候診斷方面，EOF分解是常用的方法[2]，該方法可用個(gè)數(shù)較少的幾個(gè)模態(tài)的疊加來(lái)描寫原來(lái)的氣候變量場(chǎng)，且又能基本涵蓋原來(lái)變量場(chǎng)的信息；在此各模態(tài)是相互獨(dú)立（正交）的，并具有各自的物理意義；故而該方法已獲得普遍應(yīng)用。與通常對(duì)標(biāo)量場(chǎng)（如溫度場(chǎng)）EOF分解不同，因水平流場(chǎng)是一個(gè)二維向量場(chǎng)，這樣對(duì)其做統(tǒng)計(jì)動(dòng)力診斷則必須采用復(fù)EOF分解，這是由于復(fù)數(shù)可描寫二維向量的緣故；然而復(fù)EOF分解要比通常的實(shí)EOF分解來(lái)得復(fù)雜；正因如此，除我們的工作外[3-5]，復(fù)EOF分解前人涉及較少。

從北太平洋海域SSTA的EOF分解知，其有兩個(gè)主要的年代際變化氣候模態(tài)，分別稱為PDO模態(tài)（第一模態(tài)，其年代際變化周期為約22年）[6]和NP?GO模態(tài)（第二模態(tài)，其年代際變化周期為約13年）[7]；它們也是北太平洋的兩個(gè)主要?dú)夂蚰B(tài)，并對(duì)年代際氣候異常有重要影響。我們對(duì)熱帶外北太平洋海域的大洋環(huán)流異常做過(guò)復(fù)EOF分解[5]。并發(fā)現(xiàn)其流場(chǎng)異常的第一、二模態(tài)均有3—7年的年際變化，這是ENSO現(xiàn)象在該海域大洋環(huán)流異常上的反映；在年代際變化上，第一、二模態(tài)分別有明顯的約20年、約18年的周期，第二模態(tài)還有較明顯的約13年的周期，這分別是PDO和NPGO在該流場(chǎng)異常上的反映。眾所周知，ENSO在熱帶太平洋表現(xiàn)最顯著，其具有3-7年的年際變化周期，并與赤道海洋Kelvin波和混合Rossby-重力慣性波關(guān)系密切，是氣候變化的強(qiáng)信號(hào)。我們的工作[5]表明，熱帶太平洋的EN?SO能夠?qū)釒獗碧窖蟮牧鲌?chǎng)異常發(fā)生影響。

ENSO除有3—7年的年際變化周期外，還有年代際變化。Di Lorenzo等[8]通過(guò)量化太平洋年代際尺度的動(dòng)力作用，建立了一個(gè)太平洋氣候變量的概念模型，該模型依賴于海洋年代際變量(PDO,NP?GO)，大氣強(qiáng)迫(AL,NPO)和ENSO循環(huán)以及它們之間的相互聯(lián)系。PDO和NPGO與ENSO循環(huán)的不同階段有關(guān)。春季北部的NPO使熱帶太平洋中部產(chǎn)生SSTA，并可通過(guò)季節(jié)足跡機(jī)制[9-10]來(lái)引發(fā)ENSO在下個(gè)冬季達(dá)到頂峰，然后ENSO通過(guò)大氣遙相關(guān)對(duì)AL產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響到PDO、NPO。通過(guò)該季節(jié)足跡過(guò)程，NPO不但可影響東太平洋厄爾尼諾[11]，而且也可改變中太平洋厄爾尼諾[12]。在這個(gè)過(guò)程中，北太平洋的變化在冬季通過(guò)海表面熱通量在SST上留下“足跡”，并在海洋中一直儲(chǔ)存到夏季；在副熱帶則可改變包括緯向風(fēng)在內(nèi)的大氣環(huán)流。該環(huán)流向南延伸至赤道，進(jìn)而改變ENSO的年代際變化。由此可知，ENSO的年代際變化與北太平洋主要?dú)夂蚰B(tài)PDO、NPGO兩者關(guān)系密切且相互影響。因此要更好理解PDO、NPGO的動(dòng)力機(jī)制，特別是其年代際變化的機(jī)制，則必須要考慮到熱帶太平洋的作用以及熱帶與中緯度各大氣、海洋系統(tǒng)之間的相互耦合。

為揭示ENSO在熱帶太平洋流場(chǎng)上的表現(xiàn)，了解其年際和年代際變化的規(guī)律，并探索其與北太平洋主要?dú)夂蚰B(tài)PDO和NPGO之間的關(guān)系；本文采用復(fù)EOF分解方法，對(duì)全年熱帶太平洋上層大洋環(huán)流異常做了統(tǒng)計(jì)動(dòng)力診斷；給出了其第一、二模態(tài)流場(chǎng)異常的空間分布和時(shí)間系數(shù)，以及其年際、年代際變化的情況，并探討了這兩個(gè)模態(tài)的性質(zhì)特點(diǎn)。

2 資料和診斷方法

本文所用的資料為美國(guó)UMD（University of Maryland）的Carton（beta 7）逐月全球海洋同化分析資料[13]，對(duì)海洋上層，其可靠性較好，有關(guān)這方面的具體分析參見文獻(xiàn)13和14。該資料已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用[3-5，15-16]。本文所用的該資料提供了海洋上層1950—2001年共52年在深度112.5、97.5、82.5、67.5、52.5、37.5、22.5、7.5 m上的各月平均洋流，其水平方向采用高斯網(wǎng)格，網(wǎng)格距約為1°×1°。本文的統(tǒng)計(jì)動(dòng)力診斷范圍則取熱帶太平洋范圍，其為30°S —30°N，120°E —180°E —80°W。這里采用的診斷方法為復(fù)EOF分析，其原理可參見文獻(xiàn)2和17。具體操作步驟是：首先將各年各月份在上述8個(gè)深度上的各月平均流場(chǎng)分別求其52年的平均流場(chǎng)，將各年各月的平均流場(chǎng)減去該52年的平均流場(chǎng)，則可得各年各月這8層上的流場(chǎng)異常，即偏差流場(chǎng)；然后將各月這8層上的流場(chǎng)異常作為一個(gè)整體進(jìn)行復(fù)EOF分析。此時(shí)各月各EOF模態(tài)的空間場(chǎng)和時(shí)間系數(shù)都是復(fù)數(shù)；各月空間場(chǎng)的模表示各月各模態(tài)流場(chǎng)異常的流速大小，輻角則表示其流向；而時(shí)間系數(shù)則表示這52年中各月流速、流向隨年份的變化。由于這里將各月各層上的偏差流場(chǎng)看作一個(gè)整體來(lái)做復(fù)EOF分析，故各月各層有相同的時(shí)間系數(shù)，這也是該復(fù)EOF分析方法的特色和優(yōu)點(diǎn)。本文主要討論深度為7.5 m和112.5 m的兩層，前者可作為表層的代表，后者可作為次表層的代表，為簡(jiǎn)單下文中就直接稱呼這兩層為表層和次表層。

3 診斷結(jié)果分析

該復(fù)EOF分析的結(jié)果表明，所得到的偏差流場(chǎng)前3個(gè)模態(tài)都通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)[18]，各月第一、二模態(tài)的方差貢獻(xiàn)見表1。由該表可見，第一模態(tài)方差貢獻(xiàn)平均為30.5%，是最重要的模態(tài)，第二模態(tài)方差貢獻(xiàn)平均為11.6%，其仍較重要，第三模態(tài)方差貢獻(xiàn)平均為7.9%，相對(duì)較小。前3個(gè)模態(tài)累積方差貢獻(xiàn)為50.0%，占總方差貢獻(xiàn)的一半。從前三個(gè)模態(tài)方差貢獻(xiàn)的月變化看，第一模態(tài)在冬季的方差貢獻(xiàn)最大，春季次之，秋季最?。坏诙B(tài)在秋季最大，春季次之，冬季最??；第三模態(tài)在秋季最大，夏季次之，冬季最小。由上分析可知，同一模態(tài)的大洋環(huán)流異常，其在各季節(jié)的重要性是各不相同的。因第三模態(tài)方差貢獻(xiàn)較小，以下僅給出各季節(jié)第一、二模態(tài)的結(jié)果并進(jìn)行討論。

表1 熱帶太平洋各月各模態(tài)的方差貢獻(xiàn)及其累計(jì)方差貢獻(xiàn)

3.1 第一模態(tài)

表層1、4、7、10月份的空間場(chǎng)分布見圖1，這4個(gè)月份在一定程度上可分別代表冬、春、夏和秋季，以下簡(jiǎn)稱冬、春、夏、秋季。由圖1可見，明顯的流場(chǎng)異常均位于5°S—5°N之間，即其為赤道所俘獲，并具有赤道陷波的性質(zhì)。表層流場(chǎng)異常除在臨近大洋東、西邊界的小范圍海域外，在整個(gè)太平洋的赤道上及臨近赤道處，均表現(xiàn)為同一方向的緯向流，而幾乎無(wú)經(jīng)向流；在1、4、7月份更是如此，10月份則經(jīng)向流稍大，但相比緯向流仍小很多。次表層則流場(chǎng)異常的分布與表層類似，并具有與表層相近的特點(diǎn)；在這8層上，該空間場(chǎng)的差異不大，這表明第一模態(tài)流場(chǎng)異常大體具有正壓性。正因如此，在此略去了次表層的圖。

從各月第一模態(tài)流場(chǎng)異常時(shí)間系數(shù)的輻角圖（1、4、7、10月份見圖2，其余圖略）可見，一部分月份輻角大體集中在0°和 ± 180°附近（其中1、4、7、10月份均如此）。這表明此時(shí)輻角的分布有兩個(gè)狀態(tài)，可分別稱其為態(tài)A、B。前者因輻角余弦值約為＋1，故其偏差流場(chǎng)的分布形勢(shì)與該模態(tài)的空間場(chǎng)相同，而后者為-1，故該分布形勢(shì)則與該空間場(chǎng)相反。另一部分月份的輻角大體集中在角α和180°+α附近，而角α則小于等于30°。這表明此時(shí)輻角的分布也有兩個(gè)狀態(tài)A、B。對(duì)這部分月份而言，相應(yīng)于狀態(tài)A，其流場(chǎng)異常的分布則需對(duì)原空間場(chǎng)的流向再做角度α的旋轉(zhuǎn)；相對(duì)狀態(tài)B，則要做180°+α的旋轉(zhuǎn)；不過(guò)因這里角度α并不算太大（α≤30°），故在旋轉(zhuǎn)后，態(tài)A、B仍保持與原空間場(chǎng)大致相同和相反的形勢(shì)。綜上，在此可分別稱態(tài)A、B為相似態(tài)和相反態(tài)，因這時(shí)的偏差流場(chǎng)與該模態(tài)的空間場(chǎng)呈（大致）相同或相反的分布。由此可知，在1、7、10月份，當(dāng)時(shí)間系數(shù)的輻角位于0°附近時(shí)，除在臨近大洋東、西邊界的小范圍海域外，在整個(gè)太平洋上的赤道及臨近赤道處，流場(chǎng)異常均為一致的西向流，而4月份則為一致的東向流；而當(dāng)該輻角位于±180°附近時(shí)，則有流動(dòng)的反向。其他各層次（含次表層）的情況則與表層類似。

圖1 第一模態(tài)表層空間場(chǎng)（單位/（m/s））

圖2 第一模態(tài)時(shí)間系數(shù)的輻角(橫坐標(biāo)代表年份，縱坐標(biāo)代表角度）

圖3 第一模態(tài)時(shí)間系數(shù)的模

圖4 第一模態(tài)時(shí)間系數(shù)序列的小波全譜

從各月第一模態(tài)流場(chǎng)異常時(shí)間系數(shù)模的圖上（1、4、7、10月份參見圖3，其余月份圖略）可見，各月份該模的值每年也各不相同，為此求取各月模值的52年平均值。各月以該平均值為界，也可將其劃分為兩個(gè)態(tài)：大于等于該平均值的稱為強(qiáng)模態(tài)S；小于該平均值的稱為弱模態(tài)W；而各年模的數(shù)值大小則決定了其流場(chǎng)異常強(qiáng)弱的程度，數(shù)值越大則該流場(chǎng)異常就越大。

根據(jù)各月第一模態(tài)時(shí)間系數(shù)模和輻角的分類，可得以下4種配置組合：AS、BS、AW、BW，即相似強(qiáng)模、相反強(qiáng)模、相似弱模、相反弱模，這里相似與相反均對(duì)第一模態(tài)空間場(chǎng)而言。在此AS和BS是兩個(gè)強(qiáng)異常的態(tài)，對(duì)于AS態(tài)則上述流場(chǎng)異常很強(qiáng)，而對(duì)BS態(tài)則流場(chǎng)異常的流動(dòng)方向發(fā)生反向且強(qiáng)度也很強(qiáng)。

由第一模態(tài)流場(chǎng)異常時(shí)間系數(shù)輻角和模的演變可見（見圖2—3），其具有明顯的年際和年代際變化。為揭示四季時(shí)間系數(shù)的變化規(guī)律，因1、4、7、10月份輻角大體集中在0°和±180°附近，故可將這4個(gè)時(shí)間系數(shù)的模乘以其輻角的余弦值后構(gòu)成一個(gè)新的實(shí)數(shù)時(shí)間序列（此時(shí)該余弦值約為±1，該新的實(shí)數(shù)時(shí)間序列的圖略），該實(shí)數(shù)序列可綜合反映輻角和模的時(shí)間演變，且便于分析。現(xiàn)對(duì)該序列作小波分析，圖4給出了1、4、7、10月份即冬、春、夏、秋季該序列的小波全譜。由圖4可見，四季均有3—7年的年際變化周期和十分明顯的年代際變化周期；除春季外，年代際變化顯著程度均遠(yuǎn)大于年際變化。在明顯的年代際變化上；冬季有約14、22年的周期，且后者更顯著；春季約有17年的周期，不過(guò)6年的年際變化更要顯著，這是因此季節(jié)ENSO最明顯的緣故；而夏秋兩季則均有約21年的周期，在秋季則還有約16年的周期。綜上，熱帶太平洋流場(chǎng)異常第一模態(tài)，其四季年際變化周期均在3—7年內(nèi)，且在春季有最明顯的約6年的周期；在其他季節(jié)則以21—22年的年代際變化周期表現(xiàn)最顯著。

圖5 第二模態(tài)次表層空間場(chǎng)（單位/(m/s））

3.2 第二模態(tài)

從診斷得到的第二模態(tài)各月空間場(chǎng)的分布可知，該模態(tài)的流場(chǎng)異常（偏差流動(dòng)）仍為赤道所俘獲，其也具有赤道陷波的性質(zhì)。此時(shí)在海洋上層，赤道太平洋第二模態(tài)的流場(chǎng)異常則與第一模態(tài)不同；在鄰近赤道的南北兩側(cè)，其緯向流異常的流動(dòng)方向相反；在東、西太平洋的赤道上，緯向流異常的方向也不一致，并在某些地方還出現(xiàn)了經(jīng)向流大于緯向流的情況。在赤道中太平洋海域，從表層以下直至次表層，緯向流流向大致關(guān)于赤道呈反對(duì)稱分布形式，即在赤道北側(cè)和南側(cè)緯向流的流動(dòng)方向相反，參見圖5；該圖分別給出了四季第二模態(tài)空間場(chǎng)在次表層上的結(jié)構(gòu)。在表層以下直至次表層，第二模態(tài)空間場(chǎng)分布的差異也不大，即在海洋上層第二模態(tài)的流場(chǎng)異常仍具有正壓性。

第二模態(tài)時(shí)間系數(shù)的輻角也有兩個(gè)狀態(tài)A、B，其與第一模態(tài)類似，但第二模態(tài)在以上A、B兩個(gè)狀態(tài)的離散度要較第一模態(tài)大（圖略）?？煞抡盏谝荒B(tài)的做法，將第二模態(tài)模的值（其圖略）也劃分為強(qiáng)模態(tài)S和弱模態(tài)W；這樣也能得到類似第一模態(tài)的4種配置態(tài)：AS、BS、AW、BW；其意義則與第一模態(tài)相同，不再贅述。

因四季（1、4、7、10月份）第二模態(tài)輻角的分布與相應(yīng)的第一模態(tài)相同，均分布在0°和±180°附近，故可仿照第一模態(tài)的做法，對(duì)第二模態(tài)亦可得到綜合反映輻角和模隨時(shí)間變化的實(shí)數(shù)時(shí)間系數(shù)序列。該第二模態(tài)實(shí)數(shù)時(shí)間系數(shù)也具有明顯的年際和年代際變化（圖略）。

采用與第一模態(tài)同樣的處理方法，對(duì)該實(shí)數(shù)時(shí)間系數(shù)序列做了小波分析（見圖6）。結(jié)果表明，四季第二模態(tài)年代際變化周期均比年際變化周期要顯著，而年際變化周期則均在3—7年內(nèi)。年代際變化周期在冬季為12—13年、約18年和約24年，且以約18年的最顯著；在春季為約15年和19—21年，且以19—21年的最顯著；在夏季為約12年、約17年和約24年，且以約17年的最顯著；在秋季為約17年和約24年，且以約17年的最顯著。綜上，四季第二模態(tài)的年際變化周期均在3—7年內(nèi)，而最明顯的年代際變化周期均在18年左右，此外冬、夏、秋還有約24年的周期，春季該周期縮短為19—21年。

圖6 第二模態(tài)時(shí)間系數(shù)序列的小波全譜

4 各模態(tài)的特點(diǎn)性質(zhì)

4.1 第一模態(tài)

由第一模態(tài)空間場(chǎng)的性質(zhì)知，其具有赤道海洋Kelvin波的特點(diǎn)；該特點(diǎn)為，其流場(chǎng)的緯向流的最大值出現(xiàn)在赤道，且關(guān)于赤道呈對(duì)稱分布，并隨緯度的增高其呈指數(shù)迅速衰減，而經(jīng)向流則幾乎為0；故而該第一模態(tài)的性質(zhì)為赤道海洋Kelvin波的異常。

海洋次表層的垂直運(yùn)動(dòng)異常與海溫的動(dòng)力異常有著密切的關(guān)系，當(dāng)該層某處垂直運(yùn)動(dòng)為正，即有上升流時(shí)，則會(huì)造成該處的動(dòng)力降溫；反之亦然。由本文的復(fù)EOF分析得到的各模態(tài)流場(chǎng)異常可直接計(jì)算其各層的散度場(chǎng)異常，對(duì)該散度場(chǎng)異常在垂直方向積分則可算得相應(yīng)的垂直速度異常（計(jì)算時(shí)取海氣界面處的海洋垂直運(yùn)動(dòng)w≈0）；這樣w＞0（w＜0）則對(duì)應(yīng)于上升（下沉）運(yùn)動(dòng)異常[15]；而由近表層（在此為22.5 m處）的垂直速度異常則可方便地決定SST異常的動(dòng)力變化。

圖7給出了該第一模態(tài)由各季近表層（22.5 m處）流場(chǎng)異常計(jì)算得到的相應(yīng)垂直運(yùn)動(dòng)的異常。由該圖可見：1月份，在赤道西太平洋至赤道中太平洋上垂直運(yùn)動(dòng)有下沉帶，而赤道中太平洋到秘魯沿岸則有上升帶(見圖7a)；這表明，前者處SST的動(dòng)力異常為暖異常，后者處為冷異常。4月份垂直運(yùn)動(dòng)異常和SST動(dòng)力異常的分布則與1月份大致相反，即原下沉運(yùn)動(dòng)處現(xiàn)為上升運(yùn)動(dòng)，暖異常處現(xiàn)為冷異常(見圖7b)，注意，此時(shí)空間場(chǎng)的流動(dòng)異常也大致相反。7、10月份，因流動(dòng)異常與1月份類似，故垂直運(yùn)動(dòng)異常(見圖7c、d)和SST動(dòng)力異常的分布也與1月份類似。

圖8 第二模態(tài)垂直運(yùn)動(dòng)場(chǎng)分布（單位/kg ms2）

以上是該模態(tài)時(shí)間系數(shù)為正時(shí)的情況，當(dāng)該系數(shù)為負(fù)時(shí)，則SST的動(dòng)力異常發(fā)生反相，偏高轉(zhuǎn)為偏低，反之亦然。這樣當(dāng)時(shí)間系數(shù)作3—7年（年際）正負(fù)間的交替變化時(shí)，赤道上的SST動(dòng)力異常則在西太平洋和東太平洋作相應(yīng)東西向的蹺蹺板式變化。而這與ENSO主要的SSTA變化一致。為此可稱第一模態(tài)為ENSO的主要模態(tài)，并可見ENSO與Kelvin波的異常關(guān)系很密切。

4.2 第二模態(tài)

海洋混合Rossby-重力慣性波也是一種重要的赤道陷波，經(jīng)典的該混合波的特點(diǎn)為：波動(dòng)關(guān)于赤道呈反對(duì)稱分布，在赤道兩側(cè)流向相反，其最大振幅也出現(xiàn)在該處；在赤道上有最大的經(jīng)向流。在東、西邊界海域之外，由第二模態(tài)的空間場(chǎng)知（見圖5），其分布與上述經(jīng)典的該混合波大體類似。經(jīng)典的該波是無(wú)背景流（基本流）的，而該第二模態(tài)空間場(chǎng)則由實(shí)際海洋資料診斷而得，應(yīng)包含背景流等其他因素的影響，故兩者有一定差異也是正常的；不過(guò)從總體上來(lái)看，在第二模態(tài)空間場(chǎng)上該經(jīng)典混合波的特點(diǎn)還是表現(xiàn)明顯的；這樣第二模態(tài)的性質(zhì)應(yīng)為海洋混合Rossby-重力慣性波的異常。

圖8給出了該第二模態(tài)由各季近表層（22.5 m處）流場(chǎng)異常計(jì)算得到的相應(yīng)垂直運(yùn)動(dòng)的異常，以便據(jù)此來(lái)推斷SST的動(dòng)力異常。由該圖可見：各季從西太平洋到中太平洋垂直運(yùn)動(dòng)異常在赤道上及其臨近處均有下沉帶，在該下沉帶兩側(cè)則有上升帶；在西太平洋該下沉帶上垂直運(yùn)動(dòng)異常很強(qiáng)，但各季的強(qiáng)度表現(xiàn)并不一樣，在該下沉帶北面的西太平洋暖池海域，則為較強(qiáng)的上升區(qū)，各季則該上升區(qū)的強(qiáng)度表現(xiàn)也并不相同。

由赤道太平洋海域近表層的垂直速度異常可推斷出SST的動(dòng)力異常。該動(dòng)力異常表現(xiàn)為，各季從西太平洋到中太平洋在赤道上和臨近赤道處，其均表現(xiàn)為一條偏高帶，在該偏高帶的南北兩側(cè)則為偏低帶；在西太平洋，該偏高帶上的異常很強(qiáng)，而在該該偏高帶北側(cè)的西太平洋暖池海域則有有較強(qiáng)的偏低區(qū)；各季在這些偏高、低帶和偏低區(qū)，其動(dòng)力異常的強(qiáng)度也不一樣。以上是時(shí)間系數(shù)為正時(shí)的情況。當(dāng)時(shí)間系數(shù)為負(fù)時(shí)，該SST動(dòng)力異常則也反相。這樣當(dāng)時(shí)間系數(shù)在3—7年（年際）內(nèi)做正負(fù)間擺動(dòng)時(shí)，在西太平洋赤道上以及其北的該暖池海域，SST動(dòng)力異常則有南北向蹺蹺板式的變化，而這正與ENSO在該兩處特別是在該暖池海域上的SS?TA變化一致。然而因ENSO在赤道上SSTA的東西向變化要較南北向變化更重要和顯著，兩者相比后者則相對(duì)處于次要地位。這樣可稱該第二模態(tài)為ENSO的次要模態(tài)。由此還可見，ENSO與混合Rossby-重力慣性波異常的關(guān)系也很密切。

4.3 有關(guān)年代際變化的討論

上面已指出，從年際變化出發(fā)，本文復(fù)EOF分解的第一、二模態(tài)可分別看作ENSO的主要、次要模態(tài)。然而這兩模態(tài)還都有明顯的年代際變化，通常其比年際變化還要顯著。冬季，第一模態(tài)分別有約22年、14年的年代際變化周期，且前者表現(xiàn)更顯著；第二模態(tài)則有約24年、約18年和12—13年的該周期，且以18年的表現(xiàn)最顯著。在注意到冬季這兩個(gè)模態(tài)的年代際變化周期與引言中冬季PDO、NPGO的該周期（分別為約22年和約13年），以及冬季熱帶外北太平洋流場(chǎng)異常復(fù)EOF分解[5]的第一、二模態(tài)的該周期（分別為約20年和約18年、約14年）相同或相近之后（這里只給出了冬季的情況，其他季節(jié)因缺乏相應(yīng)研究故未討論）；可知此情況的出現(xiàn)決不是偶然的，而是引言中所述的熱帶與中緯度各大氣、海洋系統(tǒng)之間相互耦合的結(jié)果，并值得深入研究。

5 結(jié)語(yǔ)

本文采用復(fù)EOF分析方法，對(duì)全年熱帶太平洋海域的上層洋流異常做了統(tǒng)計(jì)動(dòng)力診斷，得到了以下主要結(jié)論：

（1）熱帶太平洋上層洋流異常復(fù)EOF分解第一、二模態(tài)的空間場(chǎng)均為赤道所俘獲，并均在南北方向呈迅速衰減的態(tài)勢(shì)，其表現(xiàn)為赤道陷波的形式；

（2）第一、二模態(tài)時(shí)間系數(shù)為復(fù)數(shù)，其輻角均集中在兩個(gè)狀態(tài)，其模則表示了流場(chǎng)異常的大小；為此可用一個(gè)實(shí)時(shí)間序列序列來(lái)表示該系數(shù)，從而使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化；

（3）該時(shí)間系數(shù)都有年際和年代際變化；前者的周期均與ENSO相同，在冬季，后者的周期與PDO和NPGO，以及熱帶外北太平洋流場(chǎng)異常復(fù)EOF分解前兩模態(tài)的周期相同或相近，這反映了熱帶與中緯度各大氣、海洋系統(tǒng)之間的相互耦合；

（4）由各模態(tài)流場(chǎng)異常可得相應(yīng)的垂直運(yùn)動(dòng)異常，從而可估計(jì)SSTA的動(dòng)力變化；第一模態(tài)的變化在赤道東、西太平洋處呈現(xiàn)東西向的蹺蹺板變化；第二模態(tài)的變化則在西太平洋的赤道上以及其北側(cè)的西太平洋暖池處，呈現(xiàn)南北向的蹺蹺板變化；

（5）第一模態(tài)的性質(zhì)為海洋赤道Kelvin波的異常，可稱之為ENSO的主要模態(tài)；第二模態(tài)的性質(zhì)為海洋混合Rossby-重力慣性波的異常，可稱之為EN?SO的次要模態(tài)。

最后要指出的是，本文主要工作是進(jìn)行診斷分析，對(duì)造成熱帶太平洋大洋環(huán)流異常的原因分析得尚不夠；另外，本文也未研究熱帶太平洋大洋環(huán)流異常對(duì)我國(guó)天氣氣候的影響，這些都是我們今后所要進(jìn)行的工作。

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