EOF模式

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一个EOF分析OLRA从40°S 50°N DJFM。OLRA过滤保留可变性在10 - 90天的乐队和决议

图4.3。低通滤波(a)标准偏差(> 10天)OLRA获得每日平均从NOAA卫星(Liebmann和史密斯,1996)1月1日之间的时期,1979年12月31日,2001年,DJFM (北方的冬天)。异常计算偏离的季节性周期定义为总平均年度和半年度周期(5 wm-2等高线间距)。值大于20 Wm ~ 2是阴影,(a) (b)一样,但过滤OLRA为10 - 90天。(c)一样(a),但对于10-30-day OLRA过滤。(d) - (f)一样(a) - (c),但对环流(北方夏天)。异常使用最小偏差过滤窗口由Papoulis (1973)。

图4.3。低通滤波(a)标准偏差(> 10天)OLRA获得每日平均从NOAA卫星(Liebmann和史密斯,1996)1月1日之间的时期,1979年12月31日,2001年DJFM(北方冬天)。异常计算偏离的季节性周期定义为总平均年度和半年度周期(5 wm-2等高线间距)。值大于20 Wm ~ 2是阴影,(a) (b)一样,但过滤OLRA为10 - 90天。(c)一样(a),但对于10-30-day OLRA过滤。(d) - (f)一样(a) - (c),但对环流(北方夏天)。异常使用最小偏差过滤窗口由Papoulis (1973)。

: b) EOF 2 4.6%

: d) EOF 4 2.8%

: 图4.4。(a) EOF (b) EOF 2 (c) EOF 3, (d) EOF 4 10 - 90天过滤OLRA域从40°S 50 DJFM。等高线间距是60无因次单位。零轮廓都省略了。轮廓-30和30个无因次单位。积极的价值观是阴影。

减少到5°之前EOF分析。光谱分析和奇异谱分析(Vautard Ghil, 1989)识别的主要模式(EOF 1和EOF 2)一段40-48天。他们在交在时间以及空间和解释方差几乎相同的比例(约4.7%)。在一起,他们代表了(图4.4 MJO就可(a, b))。在印第安大西洋部门,它们类似于孤立的刘的开创性工作模式,陈(1985)和扩展EOF (EEOF)(第1章)。EOF 1(图4.4 (a))显示抑制对流在西太平洋伴随着增强对流中太平洋和印度洋。在泛美区域,增强对流从巴西东北部延伸至热带大西洋几内亚西海岸。EOF 2(图4.4 (b))显示了一个纵向的偶极子和两个中心分别位于90°E和165°E。积极的载荷也位于SPCZ SACZ。降雨模式不映射到OLRAs在吗非洲的沙漠以北10°N,因此OLRA不应被视为该地区降水异常(Waliser et al ., 1993)。

虽然前两个eof经度项目强烈到波数1结构与中心在印度洋和太平洋板块(图4.4 (a, b)),接下来的两个eof展示一个更复杂的结构至少有两个正面和两个负面中心(图4.4 (c, d))。eof 3和4也互相正交和解释几乎所有的总方差的2.9%。EOF 5只有1.6%的总方差解释道。他们分开EOF 2和EOF 5北标准(北et al ., 1982)。第二条eof代表时间尺度的振荡22天。它们类似于10-30-day乐队主要eof(密苏里州,1999)。即使他们不能解释一个大比例的总方差,sub-monthly模式比某些年MJO就可。在这段时期,他们对降雨量泛美有很大的影响。在本章的介绍,讨论了强sub-monthly振荡往往负责冬季洪水在加州(密苏里州,1999)。卡瓦略et al。(2002)和Liebmann et al。(2004)相关的极端湿事件的发生在热带南美洲东南部TISO贡献。

eof 3和4(图4.4 (c, d))显示高载荷从国际日期变更线附近的中心在赤道北部和中部美国西海岸,来显示他们对泛美地区降雨量大影响。EOF 3和EOF 4都显示一个偶极子与积极的载荷在加州南部和消极的载荷。在南美,他们表现出3个手机结构,大值在巴西东北部,两侧是一个拱形的模式相反的迹象表明,从载荷南美洲北部到南美亚热带。

OLRA的进化和大气环流异常与检查MJO就可与合成的方法获得:10 - 90天过滤OLRA投射到EOF模式1和2获得时间序列的主成分(pc)。对于每一个电脑,计算标准偏差。正(负)的一天被选中当那天的PC 1.2以上(低于- 1.2)标准差。这个日期也定义为开始的一天。降水异常的复合材料,过滤200 - 10 - 90天hpa艾迪streamfunction删除地带性意味着,和OLRA形成于前20天到20天之后爆发的一天。在每个组合有超过300天。确保OLRA

复合材料代表降雨,他们与复合材料相比,共产党的五年间降水异常合并分析城市规划机构(CMAP)的降水(谢和阿金,1997;谢et al ., 2003)。从上面的日常电脑时间序列,为期5天的方法计算。相同的复合过程被用来获得五年间降水异常。总的来说,OLRA和降雨量复合材料相似除了在西非地区,北部10°N, OLRA并不代表降雨(Waliser et al ., 1993)。每个地图的统计显著性测试使用一个学生的学习任务。自由度是由假设de-correlation时间6天。复合材料对积极和消极事件类似于反转迹象,因此,积极和消极事件提出了复合差异放大信号。OLRA复合进化是基于天池如图4.5所示。异常的地区降雨量在相应的复合和日常OLRA复合材料在5%的水平与统计学意义是阴影。

图4.5显示了一个向东传播脉冲和一个固定组件之间最明显超过南美洲赤道和20°S。偶极子与增强对流(负OLRA)向东传播从西太平洋中央太平洋在15天内(图4.5(模拟)和4.6 (A))。南美充当桥梁从中央太平洋大西洋热带对流。作为负面OLRA转向中央太平洋东部的日期,中心之间建立一个链接在巴西东部20°S和西部非洲几内亚海岸(图4.5 (d))。补偿的抑制对流是热带大西洋上空发现(图4.5(做减法))。这是大西洋经向位移ITCZ的象征。随着负OLRA继续向东深入太平洋中部东国际日期变更线,负异常扩展south-eastward从西非到南非和连接异常在印度洋(图4.5 (f))。与对流增强在印度洋,积极OLRA被发现在西太平洋,另一个周期开始(图4.5 (g, h))。同时,南美和非洲之间的大西洋对流分支削弱。OLRA复合在一天-10像EOF(图4.4 (b)),表明天池已经演变成在10天后天泉,在总数的四分之一。

环流异常和降雨对泛美地区依赖的位置热带对流。最大规模的上层响应在泛美地区MJO就可在第五天基于天池复合(图4.6 (c)),当增强对流位于东部的日期集中在140°W - 150°W抑制对流位于西太平洋(图4.5 (f))。响应由200 - hpa streamfunction差异表明,热带和展览异常是对称的4个模式用高压中心(例如,反气旋流)侧翼加强在太平洋地区的对流活动。还有一个波列从热带地区对流区域延伸至北美洲和南美洲(Weickmann et al ., 1985)。在北美,有美国西海岸附近的负异常、积极的异常在加拿大和北美东海岸负异常。这个紧密代表美国Pacific-North(机构)模式。

OLRA (IS1090) DJFM基于PC - 1

图4.5。OLRA复合区别积极和消极事件(a)一天-20,-15 (b)天,(c) -10天,(d)第五天,(e)天0,(f)第五天,第十天(g), (h) 1天15基于PC DJFM。OLRA 10 - 90天的过滤(等高线间距5 Wm ~ 2;零轮廓是省略了)。地区正(负)异常在5%显著水平阴影光(黑暗)。

d)降雨118 - 125 w

d)降雨118 - 125 w

c) stream200第五天

图4.6。(a) Time-longitude情节OLRA复合平均差异从10 S 10°N之间积极和消极事件爆发后20天前20天电脑1(等高线间距是5 wm ~ 2)。地区积极(消极的)值在5%显著水平阴影光(黑暗)。(a) (b)一样,但对于一个复合200 - hpa streamfunction区别意味着从5°N-25°N和5°20°S。200 - hpa (c)复合streamfunction积极和消极事件之间基于PC的第五天1 DJFM(等高线间距是3 x 106平方米s_1;零轮廓是省略了)。地区正(负)异常在5%显著水平阴影光(黑暗)。(d) (a)一样,但平均降水差异从118°的time-latitude阴谋W - 125°W /土地(等高线间距是0.5 mmday_1)。(e)和(d)一样,但对于OLRA平均从50°W-60°W。(f)和(c)一样,但对降水差异(等高线间距是0.5 mmday_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).

c) stream200第五天

5 f)降雨的一天

Liebmann和哈特曼(1984)研究了tropical-extra-tropical连接,发现一个类似的波列模式的第五天(图4.6 (c))。异常的位置在北太平洋的地区封锁和持续的异常事件最有可能形式(希金斯和密苏里州,1997)。热带很可能迫使相关设置MJO就可有利条件持续天气异常。

符合上面的讨论中,北美西海岸降水的响应也取决于热带对流异常的位置。在第五天,降雨响应展览一个偶极子模式与中心坐落在加利福尼亚和太平洋西北部(图4.6 (f)),类似于在温暖的ENSO事件的响应。除了偶极子,有负异常集中在南部平原。降雨的反应在一定程度上是由于西部的风暴路径转移到加州,导致在太平洋西北部干旱和潮湿的条件在加州(Mo和希金斯,1998 (a, b))。

的发展周期和下游MJO就可反应Hovmoller图上所示(图4.6)。当热带OLRA向东移动(图4.6 (a)),偶极子的反应在200 - hpa streamfunction向东传播一致(图4.6 (b)) (Weickmann, 1983;克努森和Weickmann, 1987)。在中纬度地区,对流下游地区的波列传播到北美。降雨响应与环流异常是一致的。它显示了一个偶极子模式,描述了太平洋西北部和加州之间摇摆不定的。在南美,回应OLRA传播从亚热带到赤道(图4.6 (e))。最大的影响是在巴西东北部抑制对流位于西太平洋(图4.5 (f))。OLRA模式也显示了一个偶极子与中心在巴西东北部和SACZ(图4.6 (e))。

4.3.3 sub-monthly振动

除了的影响,MJO就可描述的sub-monthly振荡eof 3和4也影响降雨量泛美地区。OLRA和streamfunction异常的演化是由投射OLRA eof 3和4获得时间序列的pc。这些复合材料是计算后的前一节中描述的方法。MJO就可OLRA选择时间序列,200 hpa streamfunction和降水异常图4.7和4.8中描述复合材料来说明其时间行为。典型的向东传播submonthly不是MJO就可明显的时间尺度。相反,向西传播OLRAs主导在10°-20°N(图4.7 (a, d)阴影)从中央太平洋至印度洋。这可能是更好的OLRA Hovmoller图所代表的基于曲泽和电脑(图8 (a, b))。除了传播,有站组件中心位于150°E和150°W电脑(图4.8 (a))和120°E和150°W曲泽(图4.8 (b))。振荡的时间尺度约为20 - 22天。当对流与submonthly模式向西移动,循环异常复合材料(图4.7(模拟),轮廓)向北

图4.7。OLRA(阴影)和200 - hpa streamfunction(轮廓)复合区别积极和消极事件(a)天6 (b)第二天,(c)天0,(d)为DJFM基于电脑的第四天。地区OLRA(少)大于6 (6)Wm-2和异常在5%显著水平阴影光(黑暗)。200 - hpa streamfunction复合的等高线间距是3 x 106 m2s-1。零轮廓都省略了。(情况)一样(模拟),但降水(等高线间距是0.5 mmday-1)。地区正(负)异常在5%显著水平阴影光(黑暗)。

: h)第四天

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

c) olra 50-60W PC 3

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

c) olra 50-60W PC 3

: 50年代45 40年代35 30年代25 20年代15 10年代5 s情商

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

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

图4.8。Time-longitude情节OLRA复合之间的平均差异从10 on-20on积极和消极事件发生后20天前20天的电脑为DJFM(等高线间距是3 wm ~ 2)。地区积极(消极的)值在5%显著水平阴影光(黑暗)。(a) (b)一样,但基于曲泽。(c)一样(a),但对于time-latitude情节OLRA复合平均差异从50°W-60°W基于曲泽(wm等高线间距2 ~ 2)。(d)和(c)一样,但对降水差异平均从118°W - 125°W在陆地上基于电脑(等高线间距3 mmday_1)。

位移在中纬度的异常,从亚热带东部太平洋通过墨西哥加利福尼亚太平洋西北部的阿拉斯加湾(图4.7)。这股的以旅行的环流异常首先报道了Banstator时(1987)分析了1979年环流模式。时间尺度的复合材料也表明调制精神分裂症一般在20天的所谓“菠萝快车”,表现为水分羽毛,湿条件在北美西部。

降水的演变在北美西海岸显示了3个手机模式与负异常在太平洋西北部和积极的异常在南加州一天6。降雨模式的变化向北沿西海岸的循环变化。例如,积极的异常来自南加州搬到加州北部在第二天,在第四天到达太平洋西北部。降水异常的time-latitude阴谋西海岸演示向北运动的平均降雨量(图4.8 (d))。在美国、复合材料(情况)(图4.7)中还显示降雨异常的反相南加州和南部平原之间。

相比之下,OLRAs在热带南美洲起源于热带亚热带和传播到深(图4.8 (c))。这是有关sub-monthly调制波列的回应。MJO就可这个时间表已经确定由几项研究(例如,Nogues-Paegle和密苏里州,1997;Liebmann et al ., 1999;Nogues-Paegle et al ., 2000;密苏里州和Nogues-Paegle, 2001)。也与罗斯比列车在太平洋上空低层冷空气引导向北移动,沿着SACZ安第斯山脉和触发增强对流。Liebmann et al。(1999)指出,对流在亚马逊盆地西南部sub-monthly时间表似乎从南方传播,而对流在亚马逊伴随着干扰从东南部大西洋。这是一致的早期结果Kousky (1985 b)与降水异常在热带巴西冷空气从南大西洋副热带高压增强,和增强东风在大陆与ISO相称的持续时间。

上述天气图片是由以前的研究与其它热带对流带有关。小玉(1992、1993)SPCZ的共同特征,讨论SACZ Baiu锋区在南亚。这些收敛区来自赤道对流延伸向极和向东。水分有一个占主导地位的季风在热带起源部分这些乐队和流水由亚热带向极高位。在南美,向极水分通量修改陡峭地形的安第斯山脉,向南转移的信风,运送大量的水蒸气进入亚热带南美。这些特征的时间意味着南美洲气候已被证明也代表sub-monthly振荡(Nogues-Paegle和密苏里州raybet雷竞技最新,1997)。SACZ和南美洲的肥沃的平原位于朝南SACZ构成偶极子的对流,这样的低级流来的潮湿热带地区燃料对流在平原之前,冷空气向北移动,并触发SACZ的增强。中央南美低空急流(LLJ)不可分割的一个组成部分南美对流偶极子,和强烈调制ISOs (Nogues-Paegle和密苏里州,1997)。

4.4动力学变化可能4.1.1 EOF模式

一个EOF分析OLRA jagatsinghpur(环流)。程序是一样的那些用于获得DJFM eof。前两个eof几乎是在互相正交和奇异谱分析表明40-48的主要时态模式一段日子。在一起,他们代表了(图4.9 MJO就可(a - c))。EOF 3还有一个频谱与40-48天峰,这表明额外的调制。MJO就可OLRA模式引入的复杂性通过对流与亚洲季风相关需要三个eof北方夏天充分代表了本赛季在MJO就可,不像北方冬季期间的情况当大部分的对流是发现在海洋区域。EOF 1(图4.9 (a))显示了积极的载荷从西太平洋赤道以北的扩展与负载荷中央太平洋印度洋。在泛美地区发现的最大负载荷在中美洲。附近的中美洲最大的加载显示北美季风的调节更为强大的东半球的动力学异常。弱负载荷在南美延伸到大西洋。 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))约2.6%的总方差解释道。这种模式存在于10-30-day乐队和占主导地位的时间模式一段20 - 24天。这种模式下,一起,MJO就可建立对流在南中国海之间的联系,与亚洲季风,夏季降水在泛美地区动力学乐队。主要特点是4个模式有两个偶极子,相反的符号,位于太平洋西部和中部。有积极的载荷在南中国海(5°c15°N, 100°E - 130°E)和负载荷东波交替的正面和负面的异常向东北。一个3个手机OLRA模式在北美西海岸指出。在南美洲,有积极SACZ载荷。

复合材料的10 - 90天的过滤OLRA和200 - hpa streamfunction和降水异常形成的环流对DJFM使用相同的合成过程。积极和消极事件的复合材料是相似的

: b) EOF 2 3.5%

: c) EOF 3 2.9%

: d) EOF 4 2.6%

: 图4.9。图4.4但对环流一样。

反转信号的复合积极和消极事件之间的差异。地区特性在5%显著水平是阴影。

OLRA复合材料(图4.10)显示的进化EOF 1。除了向东传播也有向北转移OLRA在印度洋。积极OLRA集中在印度洋-20天(图4.10 (a))从5°S转向10°N在第五天(图4.10 (d))和扩展到西太平洋。从第五天开始,负中心成立于赤道印度

: 图4.10。图4.5一样但对环流,基于天池。

海洋用积极OLRA从西太平洋延伸至东太平洋赤道的北部。只有在美洲的连接是明显积极OLRAs建立东部的日期(天5天15)。这需要一个乐队的形式的对流从墨西哥延伸至南美(第0天,图4.10 (e)),演化成一个反相的15天(h)(图4.10)。进化在东半球与著名的特性是一致的与亚洲季风(Gadgil, 1983;Krishnarmurti et al ., 1985;刘、陈1986年,回顾见第2章和第3章)。复合在第0天是一个放大版的复合在一天-20反相,表明40-48附近的一段日子。复合在一天-10类似于EOF(图4.9 (c))以西的日期一致认为所有三大EOF代表的不同阶段。MJO就可

图4.11 (b)显示了天降雨异常模式0 - 2基于天池,当最强的异常被发现在北美,符合OLRA复合材料如图4.10 (e)。北美的调制MJO就可季风是特点是异常扩展从季风在墨西哥南部的核心(希金斯和史,2001)在墨西哥湾。降水异常与相反的迹象发现集中在大平原和新墨西哥州。在美国东南部异常,除了墨西哥湾附近地区),在5%的水平不显著。循环反应如图4.11 (a) MJO就可从正面和负面的PC 200 - hpa streamfunction区别1事件。它的特点是一个全球性的波数1与最大值位于副热带地区。模式表明高(低)压在西方(东部)半球,赤道的增强东风和亚热带美洲和东太平洋西风。这些结果是一致的与Nogues-Paegle和1979年FGGE莫(1987)。研究有关行星散度和旋转循环和得出结论,季节性北位移OLRA引发了从南美到中美洲的通过iso /美洲在1979年。这里给出的结果表明,这一结论在较长时间内的有效性。

南美洲TISO最强的影响可以表示为两个主要波列模式称为Pacific-South美国模式(PSA;密苏里州和Nogues-Paegle, 2001)(图4.12),主要的两个eof 200 - hpa streamfunction艾迪异常在南半球(Mo和希金斯,1998 c)。波火车从热带向中纬度和弯曲向北延伸到南美洲。两列波在相互正交的,存在在所有季节。PSA 1模式显示了一个地区- streamfunction异常中心约120°W和60°的年代,一个地区的频繁堵塞在南半球(例如,Kiladis和密苏里州,1998),主要在南方的冬天。复合材料的10 - 90 -天OLRA过滤和200 hpa涡流流函数基于pc与PSA相关模式是用同样的方法获得复合材料基于OLRA pc。

之间有很好的对应关系演变的PSA相关模式和热带对流TISO (Mo和希金斯,1998 c)与专业

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