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本文在总结前人工作的基础上,首先利用谱分析、带通滤波、奇异值分解和合成分析等方法,研究了夏季西太平洋副热带高压脊面年际变化,及其对前期太平洋海温响应的物理过程。结果表明,西太平洋副热带高压脊面存在准7.5年的最显著振荡周期。太平洋前期冬季和春季海温对夏季西太平洋副热带高压脊面的影响是显著的。其中El Nino型异常海温分布将使夏季西太平洋副热带高压脊面偏南,而La Nina型的则使夏季西太平洋副热带高压脊面偏北。
然后,根据前期春季海温场第一模态的时间系数来挑选七个西太平洋副热带高压脊面正异常年,分别为1971、1975、1985、1989、1990、1996和2000年;和六个负异常年,分别为1969、1973、1983、1987、1992和1998。由前期海温的分布可以看出,正异常年对应的春季海温距平分布大致为La nina型,负异常年对应的春季海温距平大致为EL nino型。进一步地,根据正异常年和负异常年6月份北半球从1000 hPa到200hPa的高度场资料,获得了反映北半球大气环流演变大尺度特征的空间谱函数。进而应用低谱模式方法得到了西太平洋副热带高压脊面年际变化的一个物理机制。结果表明,在EL nino型海温强迫下,大气环流的内部动力过程中大尺度波波和波流相互作用较弱,随着外源强迫从冬季型向夏季型推进,西太平洋副热带高压脊面北进不明显,整个夏季西太平洋副热带高压脊面相对偏南。反之,在La nina年,大气环流的内部动力过程中大尺度波波和波流相互作用明显。随着外源强迫从冬季型向夏季型转变,西太平洋副热带高压脊面大致向北移动了19个纬度,夏季西太平洋副热带高压脊面偏北。当西太平洋副热带高压脊面北移到达一定的纬度后,便表现出明显的季节内振荡特征。其中,最显著的振荡周期为30天到60天,南北摆动的范围为4°-7°。
最后,根据西太平洋副热带高压脊面正、负异常年海温的典型分布场,确定出3个关键的海温区域,分别记为1、2和3。利用NCAR的CAM3.1气候模式,分别模拟了不同海温区域组合的情况下,西太平洋副热带高压脊面的演变情况。结果表明,正异常年,在区域组合12的强迫下,脊面基本上呈现出偏北的趋势;负异常年,在区域组合23的强迫下,脊面则完全呈现出偏南的趋势。这和理论分析以及观测事实基本一致。