热带太平洋SSTA与太平洋北美地区500hPa高度场的非线性关系

摘要

本文采用NOAA的逐月平均SST资料和NCEP/NCAR的逐月平均500hPa高度场资料，运用NLPCA和NLCCA两种分析方法，分析了热带太平洋的SSTA场和太平洋北美地区的500hPa高度距平场各自变化的非线性特征，以及两者之间的非线性关系。NLPCA和NLCCA均用人工神经网络实现，是对传统EOF和CCA的非线性推广。一个EOF模态只表示原场中的一个驻波振荡，一对CCA模态只能表示两个场之间的一种线性联系，但通常没有理由期望对一个空间场的一维最优近似是线性的，也不能期望两个场之间的联系完全是线性的。NLPCA和NLCCA有能力表示出更一般的低维结构，可以提取资料集中传统EOF和CCA所不能提取的特征。对SSTA场做NLPCA分析，得出结果：ENSO振荡中最强的暖位相，其最强的正距平中心在秘鲁沿岸附近，而最强的冷位相，其负中心强度位于150°W附近，并且暖事件的正中心强度(4.5～5℃)比冷事件的负中心强度(-1.8～-2℃)强得多。对于500hPa高度距平场的NLPCA分析得出：它的一维非线性主成分u取最大值时，对应的环流异常是西风急流减弱，在u取最小值时，并不是急流加强与之对应，而是PNA型负位相的异常与之对应。NLPCA分析不能很好地反映与ENSO振荡相联系的500hPa高度场的非线性特征。将冬季(DJF)的SSTA场和冬季500hPa的高度距平场做NLCCA分析，NLCCA模态1的典型相关变量u从最大值变化到最小值，重建的SSTA场从强ElNino位相变换到强LaNina位相。LaNina位相的负距平中心(-1.5～-2℃)比ElNino位相的正距平中心(4.5～5℃)偏西约50个经度，其冷暖位相的空间形态和强度大小和对SSTA场的NLPCA分析所得结论非常相似，两者的相关系数分别高达0.97和0.96。对于500hPa高度场，其非线性特征主要表现为定常波列(Rossby波)的位置偏差。ElNino时，PNA正位相的四个距平中心比LaNina时PNA负位相距平中心位置向东偏离约20个经度。两种非线性分析方法得出的结论和合成分析的结果基本相符。

目录

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摘要

第一章 绪论

第二章 方法和资料

第三章 热带太平洋海表温度场的非线性特征

第四章 太平洋北美区冬季500hPa高度场变率的非线性特征

第五章 热带太平洋SSTA场和太平洋北美区500hPa高度场的NLCCA分析

第六章 结论

致谢

参考文献

附图