南太平洋副熱帶偶極子對(duì)南太平洋輻合帶的影響

李 瓊, 鄭 建, 王法明

?

南太平洋副熱帶偶極子對(duì)南太平洋輻合帶的影響

李 瓊1, 2, 3, 4, 鄭 建1, 3, 4, 王法明1, 3, 4

(1. 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所, 山東青島 266071; 2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049; 3. 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋環(huán)流與波動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東青島266071; 4. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋動(dòng)力過程與氣候功能實(shí)驗(yàn)室, 山東青島 266071)

為研究南太平洋副熱帶偶極子的局地氣候效應(yīng), 利用Hadley中心的海溫?cái)?shù)據(jù)集HadISST以及NCEP-NCAR的大氣再分析數(shù)據(jù), 分析了南太平洋副熱帶偶極子(South Pacific Subtropical Dipole, SPSD)對(duì)南太平洋輻合帶(South Pacific Convergence Zone, SPCZ)的影響, 并探討了相應(yīng)的物理過程。研究結(jié)果顯示, 南太平洋副熱帶偶極子事件線性獨(dú)立于ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)事件, 有明顯的季節(jié)鎖相, 于12~2月達(dá)到峰值并顯著影響SPCZ降水帶的位置。其中, 正偶極子事件(簡(jiǎn)稱“正事件”)期間偶極子?xùn)|北極區(qū)域(暖海溫)水汽輻合上升, 降水增多; 而在偶極子西南極區(qū)域(冷海溫)水汽輻散下沉, 降水減少, 因此SPCZ降水帶偏北。負(fù)偶極子事件(簡(jiǎn)稱“負(fù)事件”)則相反, 東北極降水減少的同時(shí)西南極降水增多, 從而SPCZ降水帶偏南。本研究關(guān)于SPSD與SPCZ關(guān)系的分析, 將有助于更好地理解南太平洋的年際氣候變異和海氣相互作用。

南太平洋副熱帶偶極子; 南太平洋輻合帶; 海面溫度; 降水; 大氣環(huán)流

海陸比為4︰1的南半球擁有比北半球更廣闊的海域, 其副熱帶區(qū)域海面溫度(sea surface temperature, SST)存在明顯的偶極型年際變化, 可通過大氣環(huán)流的調(diào)整影響局地以及全球氣候。例如, 南大西洋偶極子能影響南大西洋輻合帶的位置、強(qiáng)度[1-2]和幾內(nèi)亞海岸的降水等[3], 南印度洋偶極子可通過經(jīng)向大氣環(huán)流作用于中國(guó)春季降水[4-7]。最新研究表明, 在南太平洋副熱帶存在類似的海溫偶極子結(jié)構(gòu)[8-11], 但其氣候效應(yīng), 特別是對(duì)局地降水的影響, 還不清楚。

南太平洋輻合帶(South Pacific Convergence Zone, SPCZ)是南太平洋夏季(南半球)的主要降水區(qū)域, 按位置可分為緯向部分和斜向部分[12]。其中, 西北支與熱帶輻合帶(Intertropical Convergence Zone, ITCZ)重合受西太平洋暖池調(diào)控呈東西方向分布, 稱之為緯向部分[13-14]。斜向部分呈西北~東南走向, 延伸至東南太平洋30°S, 120°W附近, 受到熱帶加熱和東南太平洋副高等因素的調(diào)控[12]。海氣耦合模式試驗(yàn)的結(jié)果顯示, SPCZ斜向部分的傾斜程度受到其下方SST傾斜梯度的直接影響[15]。

本文研究了南太平洋副熱帶偶極子對(duì)SPCZ斜向部分的影響。在多種表示SPCZ位置的參數(shù)中[16-17]降水的表征比較明顯, 可以用來表示SPCZ位置的移動(dòng), 因此本文用降水帶的位置和強(qiáng)弱表示SPCZ。

1 資料和方法

1.1 數(shù)據(jù)資料

海溫資料使用英國(guó)氣象局Hadley中心的海冰和海表面溫度數(shù)據(jù)集(HadISST), 分辨率是1°×1°。長(zhǎng)期降水?dāng)?shù)據(jù)和大氣風(fēng)場(chǎng)、氣壓場(chǎng)、比濕、垂直運(yùn)動(dòng)速度的數(shù)據(jù)是由美國(guó)環(huán)境預(yù)報(bào)中心(National Centers for Environmental Prediction, NCEP)和國(guó)家大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research, NCAR)聯(lián)合提供的再分析資料。同時(shí)使用美國(guó)國(guó)家海洋和大氣局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)和環(huán)境科學(xué)協(xié)作研究所(Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences, CIRES)的20世紀(jì)再分析資料(V2)做降水分析驗(yàn)證。此次研究主要關(guān)注0°~50°S的東南太平洋區(qū)域, 統(tǒng)一選取數(shù)據(jù)集所共有時(shí)間段(1948~2012年)的月平均數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.2 分析方法

在使用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之前, 先對(duì)變量在每個(gè)格點(diǎn)上的值進(jìn)行預(yù)處理。第一步去除氣候態(tài)和線性趨勢(shì), 避免年循環(huán)和全球變暖趨勢(shì)對(duì)研究結(jié)果的影響。而且本文關(guān)注的是南太平洋副熱帶固有的海溫偶極子結(jié)構(gòu), 第二步需要去除副熱帶對(duì)熱帶變化響應(yīng)的部分, 即通過減去自回歸過程()盡可能去除ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)強(qiáng)信號(hào)的影響。

1和2分別是熱帶太平洋海溫距平EOF (Empirical Orthogonal Function)分析的前兩個(gè)主成分時(shí)間序列, 通常認(rèn)為ENSO對(duì)南半球海洋的影響可持續(xù)6個(gè)月, 所以取6[8], 自回歸系數(shù)a和b由Yule- Walker方法確定[18]。海溫、降水和大氣環(huán)流數(shù)據(jù)減去()之后, 剩余部分則被認(rèn)為是東南太平洋固有的年際氣候變化。除了典型個(gè)例分析, 如果沒有特別說明, 做其他分析之前都需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行以上兩步預(yù)處理。

在本文的研究中主要使用主成分(EOF)分析、相關(guān)分析和合成分析這3種方法。首先, 對(duì)東南太平洋12~2月(December January February, DJF)的海溫距平進(jìn)行主成分分析, 確定其海溫變化的主要空間模態(tài), 并得到第一主成分的時(shí)間序列(PC1)。其次利用超前滯后相關(guān)分析可得到PC1與東南太平洋降水的相關(guān)關(guān)系, 初步確定兩者的聯(lián)系, 并使用雙尾檢驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)的顯著性。最后, 用合成分析方法分別對(duì)正負(fù)偶極子事件年的降水、海溫和大氣環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)月份合成, 可得到它們對(duì)偶極子事件的響應(yīng)。

2 偶極子模態(tài)的時(shí)空分布

2.1 SPSD的空間模態(tài)

文獻(xiàn)顯示, 南太平洋副熱帶偶極子(South Pacific Subtropical Dipole, SPSD)在南半球夏季有很強(qiáng)的季節(jié)鎖相[8, 10]。為了解南半球夏季SPSD的變化, 對(duì)南太平洋海盆(0°~50°S, 160°~65°W)DJF的季節(jié)平均海平面溫度異常(sea surface temperature anomaly, SSTA)做EOF分析。區(qū)域敏感性測(cè)試顯示, EOF分析的結(jié)果并不過于依賴數(shù)據(jù)邊界的選擇, 數(shù)據(jù)左邊界從160°W向西擴(kuò)展到170°E, 偶極子空間模態(tài)幾乎沒有變化, 南北邊界的選擇也對(duì)偶極子影響較小。

南太平洋副熱帶SST變化第一EOF模態(tài)的方差貢獻(xiàn)是22%, 表現(xiàn)為西南區(qū)域向東北區(qū)域傾斜的強(qiáng)SST梯度, 這種反位相的海溫分布稱為南太平洋副熱帶偶極子(圖1)。偶極子?xùn)|北區(qū)域有著顯著正異常, 其中心位于20°S, 105°W附近, 稱為東北極(North- East Pole, NEP); 西南區(qū)域海溫以33°S, 130°W為中心呈負(fù)距平分布, 相比東北極振幅稍小, 稱為西南極(South-West Pole, SWP)。

2.2 SPSD的事件年

為研究偶極子模態(tài)和SPCZ降水的關(guān)系, 將SSTA主成分分析的PC1(圖2)作為表征偶極子的指數(shù)。由于不同文獻(xiàn)對(duì)偶極子區(qū)域選擇和研究?jī)?nèi)容的不同, 定義偶極子的方式也略有差別[3-5, 7-8, 19], 本文根據(jù)已有文獻(xiàn)的閾值范圍(0.5~1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差)和此次研究中逐年的海溫距平變化選取0.6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差為閾值, 使得每個(gè)偶極子事件都有穩(wěn)定的發(fā)生、發(fā)展和消亡過程。按照以上標(biāo)準(zhǔn)選擇正負(fù)偶極子事件(簡(jiǎn)稱“正事件”“負(fù)事件”)年: 若南半球夏季DJF的PC1均大于0.6, 則12月(December, D)所在的年份為正偶極子年, 均小于–0.6則為負(fù)偶極子年, 例如PC1在1957年12月、1958年1月和2月都小于–0.6, 則認(rèn)為1957年為負(fù)偶極子事件年。由此可得正事件年8次: 1956、1964、1976、1978、1979、1982、1983、1999年; 負(fù)事件年9次: 1957、1970、1972、1973、1974、1990、1997、2009、2010年(表1)。其中正偶極子事件年中的1976、1979、1982年和負(fù)偶極子事件年中的1957、1972、1997、2009年是厄爾尼諾年; 同樣, 正事件中的1964、1999年和負(fù)事件中的1970、1973、1974、2010年為拉尼娜年?？梢? 厄爾尼諾和拉尼娜事件在正負(fù)偶極子事件中發(fā)生頻次幾乎是相等的, 說明ENSO事件與偶極子事件沒有固定相關(guān)關(guān)系, 從側(cè)面佐證了偶極子現(xiàn)象獨(dú)立于ENSO存在。表1中未標(biāo)明“+”和“–”的年份表示在偶極子發(fā)生時(shí)沒有ENSO事件, 在文后中將選擇偶極子單獨(dú)發(fā)生的事件年進(jìn)行詳細(xì)個(gè)例分析。

表1 正負(fù)偶極子事件發(fā)生年份

+: 厄爾尼諾事件; –: 拉尼娜事件

2.3 SPSD的季節(jié)合成分析

因?yàn)榧竟?jié)鎖相是偶極子模態(tài)的一個(gè)重要特性, 對(duì)偶極子做分析時(shí)按照季節(jié)進(jìn)行合成(圖3)。合成分析的結(jié)果與EOF第一空間模態(tài)相似, 也存在反位相的海溫空間結(jié)構(gòu)。正事件年中, 在南半球春季(9~11月)南太平洋逐漸出現(xiàn)偶極子形態(tài)的海溫異常, 東北極從南美洲中高緯度地區(qū)向西北延伸至20°S, 120°W,未出現(xiàn)明顯的海溫異常極大值區(qū), 而西南極從太平洋中西部向東南一直延伸至35°S, 100°W, 海溫異常極大值區(qū)已見雛形(圖3a)。春季之后偶極子持續(xù)增強(qiáng), 在夏季(12~2月)達(dá)到峰值(圖3b), 形成明顯的正負(fù)偶極子中心, 中心區(qū)域海溫距平大于0.6℃并延續(xù)到南半球秋季(3~5月), 之后海溫變化的強(qiáng)度減弱, 偶極子型海溫結(jié)構(gòu)逐漸瓦解(圖3c)。負(fù)偶極子事件的季節(jié)演變與正偶極子事件相似, 不同之處在于負(fù)偶極子西南極在春季的形成速度更慢(圖3d), 在秋季的瓦解速度卻快于正偶極子事件(圖3f), 但是在峰值期間負(fù)偶極子西南極的強(qiáng)度并不弱于同期正偶極子事件(圖3e)。

若做未去除ENSO的海溫距平分析(圖略), 單個(gè)年份的數(shù)據(jù)分析與去除ENSO的結(jié)果相比變化較大。而正負(fù)偶極子事件年季節(jié)合成結(jié)果顯示, 只有春季(September October November, SON)的海溫偶極子型變化比圖3略弱, 夏季(DJF)和秋季(March April May, MAM)的海溫偶極子強(qiáng)度和空間分布與去除ENSO的合成結(jié)果具有高度一致性。其原因與厄爾尼諾和拉尼娜事件在正負(fù)偶極子事件中的相似頻率有關(guān), 合成分析中厄爾尼諾事件和拉尼娜事件所引起的正負(fù)海溫變化相互抵消, 從而突顯了副熱帶偶極子型海溫分布, 這也說明副熱帶偶極子可能是一個(gè)獨(dú)立于ENSO之外的氣候模態(tài)。

3 SPSD對(duì)SPCZ降水的影響

3.1 SPSD與SPCZ的關(guān)系

SPCZ作為南太平洋最活躍的海氣相互作用帶, 其斜向部分恰好橫穿整個(gè)南太平洋副熱帶偶極子區(qū)域, 由此猜想偶極子冷暖極位相的轉(zhuǎn)變是否可影響SPCZ的位置？為驗(yàn)證這一假設(shè), 把海溫距平12~ 2月的EOF第一模態(tài)時(shí)間序列PC1與東南太平洋區(qū)域降水距平做空間相關(guān), 降水滯后海溫1個(gè)月時(shí)兩者的相關(guān)性最好(圖4), 說明海溫主要影響1個(gè)月后的SPCZ降水。圖4中所顯示的填色部分均通過了95%的顯著性檢驗(yàn), PC1與東南太平洋大部分地區(qū)的降水距平呈現(xiàn)正相關(guān), 且主要集中于偶極子的東北極區(qū)域, 西南極區(qū)域有較弱的負(fù)相關(guān), 表明在正事件年(PC1>0.6)與降水呈正相關(guān)的東北極(暖海溫)降水增加,而與降水呈負(fù)相關(guān)的西南極(冷海溫)降水減少, 顯然較強(qiáng)的偏暖海溫占主導(dǎo), 從而正偶極子事件年的整體降水趨勢(shì)增加。負(fù)偶極子事件年則相反, 東北極較強(qiáng)的偏冷海溫導(dǎo)致大部分區(qū)域降水減少。

為了進(jìn)一步說明海溫偶極子和降水變化的關(guān)系, 對(duì)正負(fù)偶極子事件年的降水距平分別做1~3月(JFM) 的合成分析(圖5)。偶極子正事件期間偶極子北部有正降水異常, 南部有負(fù)降水異常, SPCZ北移(圖5a); 負(fù)偶極子事件則相反, 正降水異常位于偶極子南部, 負(fù)降水異常位于北部, SPCZ南移(圖5b)。用20世紀(jì)再分析資料(V2)同樣對(duì)1948~2012年降水做合成分析, 兩個(gè)數(shù)據(jù)集對(duì)于正負(fù)偶極子事件期間SPCZ降水帶移動(dòng)的結(jié)論具有高度一致性, 說明南太平洋副熱帶偶極子影響SPCZ降水的現(xiàn)象并不局限于NCEP- NCAR數(shù)據(jù)分析中。

3.2 SPSD影響SPCZ降水的可能機(jī)制

早先的研究表明降水的變化與同期的大氣環(huán)流密切相關(guān)[19-21], 海溫偶極子模態(tài)是否可以通過大氣環(huán)流影響SPCZ區(qū)域降水變化？通過分析東南太平洋海溫(DJF)以及與降水(JFM)有關(guān)的大氣環(huán)流場(chǎng)(JFM)驗(yàn)證以上假設(shè)。正偶極子事件后1個(gè)月有低壓異常中心(18°S, 112°W)位于整個(gè)偶極子區(qū)域部分, 且有高壓異常位于西南冷極西南部(圖6a), 東北區(qū)域降水增加, 西南區(qū)域降水減少, SPCZ向北移動(dòng)(圖6b)。圖6b中的矢量表示的是925 hPa水汽輸送量距平1~3月(JFM)的合成, 水汽輸送的變化與降水異常密切相關(guān)[22],是按照公式(2)定義的。

其中,是925 hPa的比濕,是925 hpa的水平風(fēng)矢量。根據(jù)公式(2)得到后再計(jì)算距平值, 就可以得到水汽輸送變化。圖6c中表示的是南半球1~3月(JFM)500 hPa垂直運(yùn)動(dòng)距平的合成, 與圖6b相對(duì)應(yīng), 大氣向上運(yùn)動(dòng)區(qū)(<0)降水顯著增多, 西南下沉區(qū)域(>0)降水普遍減少。結(jié)合圖6b和圖6c, 可以發(fā)現(xiàn), 高緯度的下沉氣流攜帶冷水汽從105°~140°W間向北輸送, 在35°S, 130°W附近輻散下沉, 造成西南區(qū)域降水減少, 之后的輻散氣流分成兩部分, 一部分向右偏轉(zhuǎn)與來自赤道太平洋和南美洲低緯度地區(qū)攜帶有大量水汽的暖空氣在偶極子暖極區(qū)輻合上升, 形成大量降水, 從而降水帶北移, SPCZ位置偏北。

負(fù)偶極子事件的機(jī)制與正偶極子事件相似(圖略), 偶極子主要受到高壓控制, 東北極受到冷海溫影響, 水汽輻散下沉, 降水明顯減少; 西南暖極則水汽輻合上升, 降水偏多, 因此在負(fù)偶極子事件年, 東北部降水少, 西南部降水多, 從而降水帶南移, SPCZ位置偏南。

3.3 典型個(gè)例1990年分析

選取1990年作為個(gè)例分析, 因?yàn)樵谶@一年只有負(fù)偶極子事件, 而沒有熱帶太平洋厄爾尼諾和拉尼娜事件的影響, 所以通過此分析過程, 不僅分析在沒有ENSO影響的真實(shí)年份中海溫偶極子對(duì)SPCZ降水的影響情況, 而且從側(cè)面驗(yàn)證前文去除ENSO的方法是否合理。原始海溫、降水和大氣環(huán)流數(shù)據(jù)先去除氣候態(tài)和趨勢(shì), 然后再進(jìn)行季節(jié)平均, 不做去ENSO處理。如圖7所示, 與負(fù)偶極子事件合成分析結(jié)果類似, 海溫偶極子西南極的暖海溫異常使得此區(qū)域主要受到低壓異?？刂? 從140°~100°W而來的高緯度水汽與來自低緯度的水汽在西南暖區(qū)域匯合, 水汽上升形成降水; 東北冷極區(qū)域受高壓控制, 水汽整體呈輻散分布, 從而降水減少, 因此1990年降水異常偏向西南區(qū)域, 從而SPCZ南移。典型年份1990年的結(jié)果與負(fù)偶極子事件合成分析結(jié)果的一致性, 進(jìn)一步說明副熱帶海溫偶極子影響SPCZ降水。

4 結(jié)論

本文主要使用HadISST海溫?cái)?shù)據(jù)和NCEP-NCAR再分析數(shù)據(jù)初步分析了ENSO事件與偶極子事件的關(guān)系, 重點(diǎn)研究了正負(fù)偶極子事件年中南太平洋副熱帶偶極子對(duì)SPCZ位置的影響。主要結(jié)論如下:

1) 偶極子事件年與ENSO沒有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系, 而且海溫偶極子去除ENSO和包括ENSO的季節(jié)合成結(jié)果相似, 側(cè)面證明了偶極子事件反映的是南太平洋副熱帶海溫的固有模態(tài), 獨(dú)立于ENSO而存在。

2) 南太平洋副熱帶偶極子顯著影響之后1個(gè)月的SPCZ降水, 根據(jù)超前滯后相關(guān), 12~2月的偶極子指數(shù)與1~3月的降水距平相關(guān)性最好, 在東北極區(qū)域有較明顯正相關(guān), 西南區(qū)域有較弱的負(fù)相關(guān), 而且海溫距平和之后1個(gè)月降水距平的季節(jié)合成在空間上具有高度的一致性。

3) 南太平洋副熱帶偶極子主要通過同期大氣環(huán)流影響SPCZ區(qū)域降水, 正偶極子事件發(fā)生時(shí), 東北極的暖水面上暖濕空氣上升, 降水增加; 西南極的冷水區(qū)域有著下沉氣流, 降水減少, 從而降水帶北移, SPCZ位置偏北。負(fù)偶極子事件中, 偶極子對(duì)降水的影響機(jī)制與正偶極子事件相似, 降水帶南移, SPCZ位于南方。文獻(xiàn)研究表明, 厄爾尼諾期間SPCZ向東北方向移動(dòng), 拉尼娜期間SPCZ向西南方向移動(dòng)[16, 23],因此, 雖然偶極子事件獨(dú)立于ENSO事件, 但是它對(duì)SPCZ區(qū)域降水影響的結(jié)果仍與ENSO對(duì)于SPCZ影響的結(jié)論相似。

4) 對(duì)個(gè)例1990年的分析, 與負(fù)偶極子事件年的合成分析具有一致性, 很好地驗(yàn)證了偶極子影響SPCZ降水這一假設(shè), 也從側(cè)面驗(yàn)證了前文去除ENSO方法的合理性。

另外, 本文的研究結(jié)果主要基于資料的診斷分析, 無法完整揭示副熱帶偶極子的海氣耦合過程, 這需要在下一步數(shù)值模式試驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證。

[1] Jorgetti T, Dias P L D S, Freitas E D D. The relationship between South Atlantic SST and SACZ intensity and positioning[J]. Climate Dynamics, 2014, 42(11-12): 3077-3086.

[2] De Almeida R A F, Nobre P, Haarsma R J, et al. Negative ocean-atmosphere feedback in the South Atlantic Convergence Zone[J]. Geophysical Research Letters, 2007, 34(18): 529-538.

[3] Nnamchi H C, Li J. Influence of the South Atlantic Ocean Dipole on West African summer precipitation[J]. Journal of Climate, 2011, 24(4): 1184-1197.

[4] Feng J Q, Yu L J, Hu D X. Influence of Indian Ocean subtropical dipole on spring rainfall over China[J]. International Journal of Climatology, 2014, 34(4): 954- 963.

[5] 楊明珠, 丁一匯. 中國(guó)夏季降水對(duì)南印度洋偶極子的響應(yīng)研究[J]. 大氣科學(xué), 2007, 31(4): 685-694. Yang Mingzhu, Ding Yihui.A study of the impact of South Indian Ocean Dipole on the summer rainfall in China[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2007, 31(4): 685-694.

[6] 徐海明, 張嵐, 杜巖. 南印度洋偶極子及其影響研究進(jìn)展[J]. 熱帶海洋學(xué)報(bào), 2013, 32(1): 1-7. Xu Haiming, Zhang Lan, Du Yan. Research progress of southern Indian Ocean Dipole and its influence[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2013, 32(1): 1-7.

[7] 楊秋明. 南印度洋副熱帶偶極子型海溫異常與全球環(huán)流和我國(guó)降水變化的關(guān)系[J]. 海洋學(xué)報(bào), 2006, 28(3): 47-56.Yang Qiuming. Indian Ocean subtropical dipole and variations of global circulations and rainfall in China[J]. Acta Oceanological Sinica, 2006, 28(3): 47-56.

[8] Wang F. Subtropical dipole mode in the Southern Hemisphere: A global view[J]. Geophysical Research Letters, 2010, 37(10): 43-63.

[9] Wang F. Thermodynamical coupled modes in the tropical atmosphere-ocean: An analytical solution [J]. Journal of the Atmospheric Sciences, 2010, 67: 1667-1677.

[10] Morioka Y, Ratnam J V, Sasaki W, et al. Generation mechanism of the South Pacific Subtropical Dipole[J]. Journal of Climate, 2013, 26(16): 6033-6045.

[11] Guan Y, Zhu J, Huang B, et al. South Pacific Ocean Dipole: A predictable mode on multiseasonal time scales[J]. Journal of Climate, 2014, 27(4): 1648-1658.

[12] Vincent D G, Vincent D G. The South Pacific convergence zone (SPCZ): A review[J]. Monthly Weather Review, 1994, 122: 1949-1970.

[13] 吳增茂, 陳登俊, 溫之平. 南太平洋輻合帶(SPCZ)的特征分析[J]. 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 1993, S2: 108-114. Wu Zengmao, Chen Dengjun, Wen Zhiping. Feature analysis of the South Pacific Convergence Zone(SPCZ)[J]. Periodical of Ocean University of China, 1993, S2: 108-114.

[14] Kiladis G N, Storch H V, Loon H V. Origin of the South Pacific Convergence Zone[J]. Journal of Climate, 1989, 2(10): 1185-1195.

[15] Wiel K V D, Matthews A J, Joshi M M, et al. Why the South Pacific Convergence Zone is diagonal[J]. Climate Dynamics, 2015: 1-16.

[16] Folland C K, Renwick J A, Salinger M J, et al. Relative influences of the interdecadal Pacific oscillation and ENSO on the South Pacific Convergence Zone[J]. Geophysical Research Letters, 2002, 29(13): 21-1-21-4.

[17] Matthews A J. A multiscale framework for the origin and variability of the South Pacific Convergence Zone[J]. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 2012, 138(666): 1165-1178.

[18] Wang F, Chang P. Coupled variability and predictability in a stochastic climate model of the Tropical Atlantic[J]. Journal of Climate, 2010, 21(23): 6247-6259.

[19] Li G, Li C, Tan Y, et al. Observed relationship of boreal winter South Pacific Tripole SSTA with Eastern China rainfall during the following boreal spring[J]. Journal of Climate, 2014, 27(21): 8094-8106.

[20] 高晶, 高輝. 副熱帶東南太平洋海溫對(duì)東北夏季降水的影響及可能機(jī)制[J]. 大氣科學(xué), 2015, 39 (5): 967- 977. Gao Jing, GaoHui. Relationship between summer precipitation over Northeastern China and sea surface temperature in the Southeastern Pacific and the possible underlying mechanisms[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences(in Chinese), 2015, 39 (5): 967-977.

[21] 鄭彬, 林愛蘭, 谷德軍, 等. 廣東沿海夏季降水年代際變化成因分析[J]. 海洋科學(xué), 2012, 36(3): 100-107.Zheng Bin, Lin ailan, Gu Dejun, et al. A possible cause for interdecadal variations of summer precipitation along Guangdong coast[J]. Marine Sciences, 2012, 36(3): 100-107.

[22] 齊慶華. 西北太平洋水汽輸送異常及其與中國(guó)夏季降水的耦合模態(tài)[J]. 海洋科學(xué), 2009, 33(9): 35-41. Qi Qinghua.The spatio-temporal characters of the northwest Pacific water vapor flux and its coupled modes with the summer rainfall in China[J]. Marine Sciences, 2009, 33(9): 35-41.

[23] Dai A, Wigley T M L. Global Patterns of ENSO-induced Precipitation[J]. Geophysical Research Letters, 2000, 27(9): 1283-1286.

Influence of the South Pacific Subtropical Dipole on the South Pacific Convergence Zone

LI Qiong1, 2, 3, 4, ZHENG Jian1, 3, 4, WANG Fa-ming1, 3, 4

(1. Institute of Oceanology, the Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Key Laboratory of Ocean Circulation and Wave, Institute of Oceanology, the Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 4. Laboratory for Ocean and Climate Dynamics, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266071, China)

This study analyzes the influence of the South Pacific Subtropical Dipole (SPSD) on the South Pacific Convergence Zone (SPCZ) and explores its dynamic processes by using SST data HadISST from the Hadley center and atmospheric reanalysis NCEP-NCAR data. Analysis shows that the SPSD is linearly independent of ENSO and shows strong phase locking peaks in summer (December January February). The location of the SPCZ precipitation is significantly affected by an SPSD event. The northeast pole (warmer SST) has a positive precipitation anomaly because of lower pressure and moisture convergence in this area during positive dipole event (referred to as positive event) years. However, the southwest pole (cooler SST) with its higher pressure is dominated by a divergence of moisture resulting in less precipitation. Therefore, the SPCZ precipitation zone moves to the north and the location of precipitation is opposite during a negative dipole event (referred to as negative event), which has less precipitation in northeast pole area and more precipitation in southwest pole area. Therefore, the SPCZ precipitation zone moves to the south. The results of this study provide more knowledge on the relationship between SPSD and SPCZ and help to better understand annual climate change and air–sea interaction in South Pacific.

the South Pacific Subtropical Dipole; the South Pacific Convergence Zone; sea surface temperature; precipitation; circulation

(本文編輯: 李曉燕)

Dec. 1, 2015

[Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences, No.XDA11010102; National Natural Science Foundation of China, No.41176017, No.41421005, No.41606018; NSFC-Shandong Joint Fund for Marine Science Research Centers, Grant No.U1406401]

P47

A

1000-3096(2016)10-0143-08

10.11759/hykx20151201002

2015-12-01;

2016-01-21

中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDA11010102); 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41176017, 41421005, 41606018); 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)-山東省人民政府聯(lián)合資助海洋科學(xué)研究中心項(xiàng)目(U1406401)

李瓊(1990-), 女, 山東濰坊人, 碩士, 研究方向?yàn)楹Ｑ髿庀髮W(xué), 電話: 13210022531, E-mail: liqiong113@mails.ucas.ac.cn; 王法明, 通信作者, 研究員, 主要從事氣候動(dòng)力學(xué)、海氣耦合等方面的教學(xué)與研究, 電話: 0532-82898933, E-mail: faming_wang@qdio.ac.cn