北大西洋海表温度对大气环流的影响外文翻译资料

 2022-11-16 15:14:58

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北大西洋海表温度对大气环流的影响

Arnaud Czaja and Claude Frankignoul

Laboratoire docbull;anographie Dynamique et de Climatologie (LODYC), Paris, France

摘要

利用每月的COADS数据和NMC-NCAR的档案，我们发现，大气环流异常显著与先前的北大西洋海温异常相关。在西北拉布拉多海的春末的信号与SST变化的前述冬季的主导模式相关联。在中对流层比在海平面更清楚地看到，反常的表面热交换缓慢抑制海表温度异常。此外，在初冬一个类似NAO的信号与东部纽芬兰和东部亚热带北大西洋前述暑假期间的海表温度异常有关。

1.介绍

每月，在北大西洋海气相互作用主要反映随机性的气氛迫使海洋混合层，造成大规模的海洋表面温度（SST）异常[Frankignoul，1985]。它们形成后，后者是由湍流表面热通量衰减，从而影响大气边界层[Frankignoul]等人，1998]。然而，北大西洋海温的影响在对流层观测流异常还没有被记录在案，虽然冬季SST异常可能有过冬[Ratcliffe and Murray]，1970年]或者夏天[Colman，1997]北欧气候的小预测技巧。在一般情况下，与大气环流模式的敏感性研究表明，规定的北大西洋海温异常对冬季环流有一定影响，但相互作用的性质还存在争议[K ushnira，1996]。最近，通过使用在1948年至19​​93年受全球SST和海冰分布被迫模拟[anensemble，Davis等人]。 [1997]，Venzke等,[1998]和Rodwell等。 [1999]发现，北大西洋涛动的显著预测 - 就像在他们的模型变异的模式与北大西洋海温异常有关。因此，需要的观测记录进一步调查，以填补这些模拟研究的空白。

2.数据

从平均季节循环月距平在北大西洋部门使用了1952年1月至十二月1992年SST从COADS数据集上5times;5格点数据的表面热通量（显加潜）Cayan，1992被认为是在20°N到60°N之间，除了在其中数据密度比较差的西北。从获得NCAR位势高度在500 MB（以下简称Z500）从以前的NMC获得，海平面气压（以下简称SLP）和700 MB的温度（以下简称T700）被20°N到70°N和100°W至10°E之间考虑。在每个网格点，除去三阶多项式由最小二乘从每个异常的时间序列适应，从而除去在分析期间所显示的强趋势。

3.海表温度与对流层变量的滞后超前分析

正如[Frankignoul ，1985]再论文中揭示的那样，随机气候模型给出温带SST距平的良好表现，并提供了其与大气相互作用的统计特征。 SST和大气异常之间的协方差滞后特别发人深省，因为它高峰时SST滞后几个星期，在与SST较长的滞后异常衰减时间衰减。由于大气强迫基本上是白色的，协方差可以忽略不计，当SST比大气去相关时间更多的线索，如果SST异常对大气没有回来互动。否则，就这又随着铅时间作为海温异常下降协方差。如果大气中充当负（正）反馈，所述协方差更改（保持相同的）阴性和阳性之间的标志滞后[Frankignouelt等人，1998]。

强调协变性的大型图案，我们使用了基于SST和大气（ATM）的异常（以下简称为SVD）之间的协方差矩阵的奇异值分解的最大协方差分析。以得到类似的重量，以每月，从而增加有效数量的自由度的，我们首先通过平均域标准偏差归一化在每个月的异常。这消除差异的季节性周期，但显示我们回到维领域。在每一个滞后R（正值当SST引线），异常分解为那里的时间系列S和z为每个最大的协方差，约束的空间格局uuml;和v表单集正交向量的[下Bretherton等人，1992年]的海洋性气候的影响。作为证据竟然是用最强的晚冬时（二月至三月，四月，以下简称FMA）和夏末（7月8至9月，此后JAS）SST异常，我们只讨论这两种情况。请注意，我们每月的异常，而不是那些季节性工作。仅第一模式（K = 1）被认为是，作为下一个的是抽样波动越来越敏感。用于SST和异构协方差那些用于ATM，即缩放均质协方差图，在（归一化）的时间序列秒（T，R）这两个字段的突出保持它们之间的线性关系，并用于显示。对于每一个滞后，平方协方差的统计学意义。评估用蒙特卡洛方法，随机置换了多年，但是不是这个月ATM序列，用2年SST和ATM异常（100个实现）之间的最小间隔。估计显着性水平是随机的百分比平方为超过被测试的平方协方差第一模式协方差。

在冬季，最大平方协方差的滞后lt;0找到，反映了SST异常响应随机大气强迫。该Z500图案（图版1）相似，华莱士和[Gutzler ,1981]西部大西洋的模式，通过湍流热交换而产生，主要波动SST（P晚2）。在SST三极格局几乎是相同的SST后冬（以下简称SST1），为持续3个月以上的第一个经验正交函数。类似的模式是在滞后1发现，由于大气中的小持久性，但平方协方差要小得多，不显著。当海洋由超过一个月，但是，再次平方协方差的增加导致，直到滞后6时意义丢失变得显著。该SST模式类似于当大气中导致，但不是Z500其中一个现在有西方的拉布拉多海上行动中心。在春末上述拉布拉多海异常反气旋环流 - 初夏因此在去年冬天（温暖的亚热带环流，寒冷极地环流）的一端与SST1有关。的关系是健壮和相关的平方协方差分数约60％。虽然该模式仅代表总Z500方差的一小部分（例如，在滞后3 14％），它在本地解释一个相当大的部分（75％以上的拉布拉多海）。在Z500模式的本地意义可以通过为Z500的异类相关的地图与蒙特卡罗模拟的比较来估计。它是高高在上的拉布拉多海和西部亚热带，如图I（上图）所示。用相同的符号的一个类似的图案的显著信号也与T700的滞后SVD发现，这表明对流层扰动是等效正压（未示出）。虽然图案也与SLP看出，统计显着性将丢失。

与表面的热通量的滞后SVD表明异常对流层循环可以部分地由与温异常相关联的热交换来驱动。的确，湍流热通量异常改变正和负滞后之间签，同时保持大致相同的图案，使得它充当对温异常然后异常加热或冷却的气氛中的负反馈。在延迟为2，0.406海温异常与6 -2 Wm热通量异常2个月后相关。由于海温异常的一个因素减少在2个月的负反馈是6阶/（0.4 / X /bull;）_ 20瓦米2K -z，这与[F​​rankignoul等人同意。 [1998]。使用类似的推理，关联Z500扰动会_ 40 mK的。但是，由于它们是基于协方差最大化这些价值可能被高估。此外，如果在超前和滞后条件SST和表面热通量之间的关系是与随机模型一致的，即与Z500有些不同。随机模型预测，一个SST影响应该是滞后2最容易被检测到，作为滞后1（而不是滞后2）通过Z500的持久性（即1落后既反映了强迫和应对SST）遮蔽。然而，平方协方差峰在滞后3和4，说明更复杂的动力学，如下面所讨论。当考虑夏末温异常，在滞后也被找到SST和Z500之间的最大平方协方差，但湍流热通量起着产生夏季温异常（未示出）较小的作用.A的强有力的证据在大气海洋的影响在滞后再次发现（板3）。偶极对流层异常让人想起了北大西洋涛动（以下简称NAO）的正（负）阶段是初冬，在大西洋东北部冷却器（温暖），SST和暖（冷）SST东纽芬兰期间相关前述的夏天。类似的，同样显著异常是在SLP和T700在那里略西移发现（未显示）。平方协方差是滞后3和6，然后衰减之间高度显著。如前面的情况下，该模式表示平方协方差的约60％，但它说明了总方差（在滞后3 Z500的25％）的较大部分。如在图1（下部）所示，无论在盘3中的Z500图案的低压和高压频带本地显著。虽然我们发现滞后-1和1（未示出）之间的热通量图案的符号变更时，信号是在较大的滞后不太清楚和负热通量反馈似乎只能发挥在夏季的情况下一个小的作用。注意，这些结果从造型[Rodwell]等人的一个不同。 [1999]，谁关联到SST1，而不是板3.另外，SST模式的孬样反应，他们只考虑在冬季大气响应（DJF）。

4.讨论

我们的分析表明，在两个不同的季节大规模的SST和随后的中部对流层异常北大西洋部门之间的统计显著滞后关系。在这两种情况下，我们发现，在对流层信号是最大时在SST导致由3至5个月的气氛，而简单的随机气候模型将预测的最大是在滞后发现2.​​Colman [1997]类似地发现的间隙中在2个月的准备时间预测技巧。比预期更长的滞后的患病可能是由于给定的海温异常的模式大气响应的季节依赖性。因为后者持续数月，它强调这可能是不敏感的，当它已产生它的时间的SST图案，但是当对流层流具有已改变的选择，朝较长的滞后移位强烈响应一个变化的大气背景流可以是由于其它区域的其中不包括在我们的分析中，但可以通过遥发挥重要作用的影响。由图1中的相关性扩展到全球SST领域，我们发现，在热带温异常在大西洋（但不是热带太平洋）也与SST图案在板相关i到3.气氛较为持久在热带地区，滞后2协方差也可通过强迫模式的影响小扰动。在春末，在西部拉布拉多海异常对流层环流也可能与海冰面积异常。更扩展分析，旨在了解在SST影响力低，高纬度地区的各自作用，揭示了这里正在进行中，使用NCEP再分析。致谢。我们感谢D. Cayan，斯克里普斯海洋学研究所，友好地提供热通量和SST资料，并为他们提供有用的注释裁判。这项研究由EEC格兰特ENV4-CT98-0714一部分支持。

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