东北夏季温度和北大西洋海温外文翻译资料

 2022-11-29 15:34:21

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东北夏季温度和北大西洋海温

Renguang Wu1，Song Yang2，Shi Liu3，Li Sun3，Yi Lian3， Zongting Gao3

2011年2月7日收到; 2011年5月16日修订; 2011年5月24日接收; 2011年8月25日发布。

[1]以前的研究表明，中国东北（NEC）夏季温度的年际变化和前期春季北大西洋异常模式的三极型异常海表温度（SST）之间关系密切。本研究寻找上述关系的变化以及变化的可能原因。三极SST指数定义为其正值对应于热带和中纬度海平面上的正海温异常以及亚热带地区负海温异常。三极海温异常模式自20世纪50年代到20世纪70年代中期与NEC夏季温度的相关性较弱 ，与80年代和90年代形成鲜明对比。这一变化与三极SST模式的持久性的差异相关。在20世纪70年代末之前，三极SST模式从春季到夏季减弱，因此春季北大西洋三极SST模式与NEC夏季温度的联系较弱。相反，在20世纪70年代后期以后，三极SST模式表现出从春季到夏季的持续趋势，促成了影响NEC夏季温度的环流变化。对于三极SST模式春天到夏天的持续存在两个因素。一个是北大西洋海气相互作用，另一个是在ENSO衰退期间赤道东部太平洋海温异常的持续性。这表明北大西洋海温异常可能会影响NEC夏季温度而与ENSO无关。

  1. 引言

[2]这是对Wu等人的跟踪研究[2010]，他们发现了厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和东北(NEC)夏季温度的关系一直不稳定。以前的研究表明，NEC的寒冷夏季倾向于发生在厄尔尼诺发展的几年，以及NEC的夏季温度在拉尼娜发展年中倾向于比正常温暖 [Wang and Wu，1997; Lian and An，1998;Liu and Wang，2001;Zhu等人，2004;Sun and Wang，2006;Zhu等人，2007;Guan and Li，2008]。一个连接ENSO与NEC夏季温度的过程是通过南亚暖气和中纬度亚洲大气环流的变化[Sun and Wang，2002; Wu等人，2003]。ENSO引起的南亚地区的异常加热有利于亚洲中部地区区域性的环流，导致东亚地区的异常环流和对NEC的气候的影响。然而在70年代后期，NEC夏季温度在厄尔尼诺发展的年份要高于正常水平 [Zhu et al。，2007;吴等人，2010]，这与20世纪70年代后期之前的关系形成鲜明对比。Wu等人[2010]将这种年代际变化与一个ENSO到印度夏季季风的减弱的关系联系起来。 [例如Krishna Kumar等，1999; Krishnamurthy and Goswami ，2000年; Wang et al。，2001]，和一个南亚供热对亚洲中纬度环流的减弱的影响 [Wu，2002;Wu and Wang，2002]。

  1. 吴等人 [2010]揭示了NEC夏季温度和北大西洋的三极海表温度异常模式之间的密切关系，在上世纪八，九十年代之前的春季期间，ENSO和NEC夏季温度之间的关系很弱。 从北大西洋三极SST模式到NEC夏季温度的连接似乎是通过一个从北大西洋经欧亚大陆延伸至东亚的大气波浪模式。 目前的分析进一步考察了北大西洋海温对NEC夏季温度的影响。 在本研究中提到的一个问题是NEC夏季温度与北大西洋三极SST模式夏季温度之间关系的年代际变化。
  2. 有人指出ENSO可以诱发北大西洋海温的改变[例如Curtis和Hastenrath，1995; Enfield and Mayor，1997年; Klein等人，1999; Saravanan和Chang，2000; Wu and Zhang，2010]。该赤道东太平洋（EEP）海温异常与北大西洋热带海温异常的时差约为1至2 季节[例如，Klein等，1999; Wu and Zhang，2010]。这增加了ENSO通过北大西洋海温的变化影响接下来夏季NEC温度的可能性。另一方面，北大西洋海温异常可以独立于ENSO [Enfield， 1996]，而是由北大西洋大气环流变化引起的 [例如Watanabe等，1999;Marshall 等人，2001; Czaja和Frankignoul，2002; Wang等人，2004; Pan，2005; Wu等人，2009]。 因此，这项研究将解决的另一个问题是北大西洋海温是否有独立于ENSO对NEC的夏季温度的影响。

[5]在第2节中，我们描述了本研究采用的数据集和分析的方法。 第3节介绍了NEC夏季温度和北大西洋海温关系的年代际变化。 第4节研究北大西洋海温异常的演变对ENSO和北大西洋海气相互作用的关联。在第5节中，我们讨论了北大西洋海温异常独立于ENSO对NEC夏季温度的影响 。该总结和讨论在第6节中给出。

2 数据和方法

[6]本研究采用中国气象局国家气候中心提供的1951 - 2008年中国160个监测站的月平均地表气温。本研究也使用特拉华大学网格化的1900 - 2008年期间分辨率为0.5°times;0.5°月平均地面气温[Matsuura and Willmott, 2009]。本研究中使用的海温是NOAA Extended Reconstruction 海温，第3版[Smith et al.， 2008]，它具有2.0°times;2.0°的分辨率并且可以从1854年到现在。这个海温数据集由NOAA / OAR / ESRL物理科学部，美国科罗拉多州博尔德的分部(PSD)提供。来自其网站http://www.cdc.noaa.gov/上。

[7]此外，本研究采用了来自国家环境预测中心 - 美国国家大气研究中心（NCEP-NCAR） 的200 hPa，500 hPa和850 hPa的位势高度场和850 hPa的风场[Kalnay et al .,1996)。这些从1948年到现在的数据可用于2.5°times; 2.5°的网格。利用欧洲中期天气预报中心（ERA40）40年再分析资料的位势高度和风势数据进行了平行分析，[Uppala等人，2005 ）ERA40数据为2.5°times;2.5°网格，涵盖从1957年9月到2002年8月的数据。基于ERA40的结果与基于NCEP-NCAR再分析的结果非常相似，因此未显示。

[8]本研究中使用的月平均地表湍流热通量来自客观分析的海 - 气通量数据集（OAFlux） [Yu和Weller, 2007]。OAFlux是基于综合卫星检索，船舶报告和使用变分客观分析的大气模型再分析产品的综合。这些通量可用于1°times;1°网格。 我们使用的是1958年至今的OAFlux地表热通量。对于向上的地表热通量的符号是正的。

[9]在Wu等[2010]的研究中，研究的分析重点是年际变化。为了这个目的，将谐波分析应用于时间序列，并且只保留少于8年的变化以重建时间序列。这排除了年代际变化可能对年际关系造成的影响，避免了NCEP-NCAR再分析中似乎不切实际的年代际变化的影响[Yang等人，2002; Inoue和Matsumoto，2004; Wu等人，2005;Greatbatch和Rong，2006]。NCEP-NCAR再分析中不切实际的年代际变化的原因还是不清楚的。

[10]6，7，8月（JJA）NEC温度的面积均值是通过平均120°E以东和42.5°N以北的台站温度获得的，吴等人[2010]。12月 - 1月 - 2月（DJF）的NINO3.4（5°S-5°N，170°-120°W）海温被用作ENSO的指数。三极海温指数构造如下:(S* N*)/2 M*，其中S*， N*， M*分别指代平均在(a)7.5°-17.5°N和50°-20°W,(b)37.5°- 47.5°N和60°-30°W,和(c)20°-30°N和80°-50°W标准化的3月 - 4月 - 5月（MAM）海温异常。正指数表示热带（a）和中纬度（b）地区的正海温异常和亚热带（c）地区的负海温异常。这些区域的选择基于JJA NEC温度和MAM 海温之间的相关性， Wu等人[2010，图7d]选择MAM是因为它是海温相关分布中三极模式最明显的季节。注意，这些区域的位置与通过在先前研究中将海温异常回归到北大西洋涛动（NAO）所获得的不同[例如Marshall等，2001]。在这项研究中，我们关注的是与NEC夏季温度异常有很强关系的海温异常模式。我们遵循与Wu等人一样的季节符号[2010]。 例如，JJA（0）和DJF（1）分别指夏季和随后的冬季。

3.NEC夏季温度与北大西洋春季海温关系的年代际变化

[11]图1a显示了标准化的MAM(0)北大西洋三极海温指数和JJA(0) NEC温度年际异常的时间序列。NEC温度和北大西洋三极海温指数在1951-2008年期间显示同一符号和相反符号异常。我们使用0.5标准差来选择异常年份，并将统计数据的关系呈现在表1中。使用不同的标准会导致所选年份的变化，但不会改变下面讨论的统计关系。 在1951 - 1977年间，分别有四个同一符号的年份和三个相反符号的年份。在1978 - 2008年期间，分别有6个同一符号的年份和11个相反符号的年份。

  1. 图1b显示了JJA（0）NEC温度和有21年窗口的MAM（0）三极海温指数之间的滑动相关性。显然，这一相关性在1973 - 1992年期间是显著且消极的。1962 - 1965年期间出现弱正相关关系。使用未经过滤的时间序列计算的滑动相关显示出类似的变化，但在1973-1992年期间负相关性较弱。1969 - 1973年期间负相关的增加主要是由于1979 - 1983年NEC温度和三极海温指数的相反符号异常。 1993年左右，负相关性下降的原因是由于1982 - 1983年期间大范围的相反符号异常在2003 - 2004年间被大范围的同符号异常所取代。继Wu等[2010]，我们选择了1955-1975和1978-1998这两个时代，在整个研究中进行了对比分析。对于上述两个时期，MAM（0）三极海温指数与JJA（0）NEC温度的相关系数分别为0.25和0.72，自20世纪70年代后期以来，相关性的变化似乎与三极海温指数幅度的增加相一致。（图1a）

图1 （a）标准化MAM（0）北大西洋三极SST指数（实线）和JJA（0）NEC温度（虚线）的时间序列;（b）MAM（0）北大西洋三极SST指数和JJA（0）NEC温度之间21年滑动相关性。这些图基于年际异常。

  1. 图2进一步说明了上述对比特征，图中分别显示1955-1975年和1978-1998年JJA（0）中国台站温度与MAM（0）三极海温指数的相关性。这两个时期的相关模式非常不同。在1978-1998年间，NEC和华北地区显著负相关，并且在华南西部观察到显著正相关（图2b）。在1955-1975年期间，NEC的相关性为正，中国中部为负值，中国南部很弱（图2a）。上述相关性的对比由特拉华大学网格空气温度的相关性证实（数字未显示）。1978年至1998年期间，NEC的负相关关系向西延伸至蒙古，向南延伸至朝鲜半岛。 在1955年至1975年期间，俄罗斯东部出现中度负相关。

表1 JJA（0）NEC温度异常和MAM（0）北大西洋三极海温指数具有相同符号和相反符号的年份

1951 - 1977 1978 - 2008

相同符号的年份 1955，1957，1958，1964， 1989，1999，2000，2003，2004

相反符号的年份在1951，1961，1976， 1980，1981，1982，1983，1992，1993，1994，1998，2007，2008

粗体和粗体-斜体的数字分别表示与ENSO相关的与ENSO无关的相反符号的年份。有关ENSO 相关和ENSO无关的解释，请参阅本文。

图2 (a)1955-1975年和(b) 1978-1998年JJA(0)中国站温度与MAM(0)北大西洋三极海温指数的相关性。等值线为plusmn;0.1，plusmn;0.3，plusmn;0.5，plusmn;0.7。阴影表示相关系数的绝对值大于0.433的区域，这在95%置信水平上是显著的。这种相关性是基于年际异常来计算的。

  1. 为了解MAM北大西洋海温和JJA NEC温度的关系，我们在图3中显示了从DJF（0）到JJA（0）的海温异常的演变，图4分别是1955-1975年和1978-1998年的MAM（0）三极海温指数回归得到的JJA（0）位势高度异常。图3还包括北大西洋850 hPa的风异常，以了解区域大气 - 海洋关系。以下描述对应于正的三极海温指数年份，但也适用于除了异常转换外负的三极海温指数年份。
  2. 正如预期的那样，北大西洋三极海温异常模式于1955-1975和1978-1998可见（图3）。然而，海温异常的时间演变显示两个时期之间存在显著差异。在1955 - 1975年间，三极海温异常模式出现在DJF（0）和MAM（0）（图3a和3c），并且除了热带的正异常外在JJA（0）中很弱（图3e），并且从MAM（0）到JJA（0）一直维持三极海温异常模式（图3d和3f）。
  3. 热带印度洋 - 太平洋海温异常也表现出明显的差异。在1955-1975年期间，印度洋和太平洋热带海域的海温异常偏弱（图3a，3c和3e）。在1978 - 1998年期间，海温异常的时间演变特征表现为ENSO暖事件延迟衰减（图3b，3d和3f）。EEP中出现大的正海温异常。北太平洋和南太平洋西部出现负海温异常。热带印度洋和南海出现正海温异常。 从DJF（0）到JJA（0），正热带海温异常在EEP减少，而在热带印度洋和南中国海增加。
  4. 北太平洋地区还进一步显

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