南海上层海洋变异分析及海表温度统计学可预报性试验

论文摘要

气候变化和异常是当今地球科学研究的重大课题之一,与人类的生存、发展密切相关。南海作为我国最大的边缘海,位于夏季风气流上游,同时,作为热带太平洋的边缘海,具有显著的年际变异特征。近年来,随着卫星资料的积累和产品化使得我们有机会对南海的上层海洋要素进行全面的直接的观察,并进行南海气候异常变异及其可预报性的研究。本文的研究内容就是利用近年来卫星资料产品,对南海主要海面要素,包括海面风场（SW）、表层温度场（SST）、海面高度场（SSH）的气候变化趋势以及南海表层温度变异的可预测性进行细致的探讨,并且利用较新的分析方法对南海上层海洋要素在近年来的非线性变异特点进行了分析。主要工作包括:1.采用南海卫星高度计及具有高精度模式输出结果通过联合经验正交函数分解（EOF）得到空间分辨率为1/3°×1/3°的南海绝对动力地形及地转流的季节变化（1-12个月）。从地转流场可以看到南海内部的表层流场主要有3种流系:西边界流、离岸流及南海多涡涡旋结构。2.通过南海海表大气和海洋要素（SW、风应力、SST、SSH）的气候变化趋势分析计算得到南海SST平均增暖0.5K/decade,海面高度升高6.7cm/decade,表层风场东分量和北分量的变化趋势分别为0.5m/s/decade、-0.04m/s/decade。其中南海SST增暖趋势和海面抬升速率远大于全球增暖和海面抬升速率。3.对南海SW、SSH和SST的异常场的EOF分析揭示南海SW、SSH及SST的年际尺度变化均表现出与ENSO变异现象一定的相关性:其中南海SW的第一模态特征表现为海盆尺度的反气旋,是西太平洋反气旋的最西南的一部分。对应的时间系数函数（TCF）滞后Nino3.4指数3个月,相关系数较高为0.90。南海SW的第二模态特征表现为均一化的西南风,TCF与印度洋偶极子（IOD）指数有一定相关性:TCF超前IOD指数4个月,相关系数达到0.58,表明南海SW第二模态似乎可以用来作印度洋偶极子现象的一个前兆。南海SSH的EOF第一模态特征为沿着南海东边界低水位,对应的TCF滞后Nino3.4指

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 南海气候、地理概况
• 1.2 南海研究的回顾
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 南海海面高度、动力地形及地转流的季节变化
• 2.1 前言
• 2.2 数据描述
• 2.3 南海SSHA 的季节变化
• 2.4 南海卫星数据及模式结果SSHA 的联合EOF 分析
• 2.5 南海绝对动力高度（ADT）的季节变化
• 2.6 南海地转流季节演变特征
• 2.7 本节小结
• 本章附图
• 第三章 1993-2003 年南海海面风场、高度场及表层温度场的线性趋势及年际变异分析
• 3.1 前言
• 3.2 数据来源及处理方法
• 3.3 线性趋势项
• 3.4 EOF 分析
• 3.5 与ENSO 相关的伴随模态
• 3.6 小结及讨论
• 附录A:线性趋势项估算及相关系数的可信度检验方法
• 本章附图
• 第四章 南海 SST 与 Nino 指数及 IOD 指数的典型相关分析及其预报效果
• 4.1 前言
• 4.2 资料及方法
• 4.3 南海SST（1982-1993）EOF 分析
• 4.4 南海SST 前3 个模态TCF 与IOD 及ENSO 指数的CCA 分析
• 4.5 CCA 预报南海SSTA 年际变异的评测及稳定性分析
• 4.6 小结和讨论
• 附录:典型相关分析
• 本章附图
• 第五章 南海1993-2003 年卫星数据的非线性 EOF 分析
• 5.1 前言
• 5.2 方法简介
• 5.3 南海卫星数据近十年的非线性EOF 分析
• 5.4 小结
• 附录:前馈型非线性神经网络简介
• 本章附图
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢