yangzhe1997
总版主-南亚高压
总版主-南亚高压
  • 注册日期2011-06-18
  • 最后登录2018-07-22
  • 粉丝234
  • 关注166
  • 发帖数8918
  • 来自
阅读:3717回复:10

[前沿论文]太平洋年代际振荡(PDO)与2013年长三角地区异常气象气候事件的理论分析研究

楼主#
更多 发布于:2015-03-17 19:18
这是我去年参加比赛的论文,获得了三等奖,一直没发 论坛,怕被众学霸们鄙视
想想算了吧,还是发吧。
原创的,by yangzhe1997
6条评分, 金钱 +4 威望 +26 贡献值 +5 好评度 +10
喜欢1 评分6

最新喜欢:

dailydaily
yangzhe1997
总版主-南亚高压
总版主-南亚高压
  • 注册日期2011-06-18
  • 最后登录2018-07-22
  • 粉丝234
  • 关注166
  • 发帖数8918
  • 来自
1楼#
发布于:2015-03-17 19:19
摘要:本文通过NCEP/NCAR再分析资料,国家气候中心(national climate center)资料,以太平洋年代际振荡(PDO)作为研究对象,对2013年长三角地区异常气象气候事件(高温,低温,台风)进行理论分析研究,并分析出,由于2013年是一个北太平洋涛动负相位年,且因为北太平洋涛动的表现形式为北太平洋地区的海温距平(SSTA)的异常,通过物理模型的分析,其对于西太平洋副热带高压的强度以及北半球西风带的定常波位置都有良好的相关性,同时,本文作者也会对该涛动作出简要的解释。
回复(0) 喜欢(0)     评分
yangzhe1997
总版主-南亚高压
总版主-南亚高压
  • 注册日期2011-06-18
  • 最后登录2018-07-22
  • 粉丝234
  • 关注166
  • 发帖数8918
  • 来自
2楼#
发布于:2015-03-17 19:25
1 引言
1)关于太平洋年代际振荡的定义
太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation)是一种年代际的振荡,也是一种年代际的气候变率,定义区为北太平洋中部海区及阿拉斯加以南北太平洋东部地区。正相时从赤道中东太平洋沿美国西海岸到阿拉斯加湾区有正海温距平,而北太平洋洋流流经的地区有负海温距平,在负位相年相反。
 

图片:QQ截图20150317192229.png



 
11),此为PDO的定义区,如图所示,当PDO处于正(负)向位时,阿拉斯加以南海域以及北美西海岸地区为海温正(负)距平,而东北太平洋中部地区会有海温负(正)距平出现。
 
而太平洋年代际振荡是一种年代际背景的涛动,其大背景为20——30年为一个周期(也可称之为拉马德雷冷/暖相位),在大周期之下,PDO的数值也会有正负之间震荡,所以在研究大背景的情况下需要采用滑动平均值(进一步滤波)。

图片:QQ截图20150317192336.png



12)此为选取PDO指数 10年滑动平均值,可以反映出太平洋年代际振荡的大背景,并且图片显示出从1950年起到1979年为拉马德雷冷相位,而1980年起到2005年为拉马德雷暖相位,而之后开始的冷相位维持至今,并有望持续到2025年左右。

图片:QQ截图20150317192352.png



13):此图为PDO指数的月平均值,可以真实的反映出当年振荡指数的情况。
 
而本论文旨在研究的2013年,则是一个北太平洋涛动(PDO)负相位年

图片:QQ截图20150317192416.png


14),此图(见黑色圈)中,说明2012——2013年冬季,PDO指数为负值,即为太平洋年代际振荡为正位相。

 

图片:QQ截图20150317192431.png


15),此为2013311NOAA/NESDIS海温距平观测,阿拉斯加湾级北美东太平洋沿岸海温距平为负距平,而中北太平洋海区的海温距平为正距平,这位非常明显的太平洋年代际振荡指数负值的体现。
回复(0) 喜欢(0)     评分
yangzhe1997
总版主-南亚高压
总版主-南亚高压
  • 注册日期2011-06-18
  • 最后登录2018-07-22
  • 粉丝234
  • 关注166
  • 发帖数8918
  • 来自
3楼#
发布于:2015-03-17 19:36
2太平洋年代际振荡与2013年初长三角异常低温事件的研究
2013年初(2月到4月),长三角地区出现了异常低温的事件

图片:QQ截图20150317193036.png

图片:QQ截图20150317193128.png




21),图22),上述两幅为中国或部分地区在2012——2013冬季或其中部分月数的平均气温及距平,表明在2012——2013年冬季尤其是20132——4月,长三角地区气温呈现出明显的负距平现象。
 
1)通过大气动力学(物理模型)来分析2013年初春长三角地区异常气温偏低事件
追究其原因可以发现,在这次异常低温事件中,长三角位于东北——远东低涡南部的异常槽位,在槽后西北气流的控制下,导致气温偏低的现象,而这次东北低涡的异常出现,也是西风带中的超长波(定常波)的影响。
由于西风带位于各半球中高纬度地区,所以北半球的西风带也是途径太平洋年代际振荡的定义区,由于下垫面强迫大气,导致在异常偏低的下垫面能够产生槽位,异常偏高的下垫面能够产生脊位,通过物理原理来解释就是当下垫面气温高时,空气膨胀上升,形成上升气流,在近地面形成低气压,而高空形成高气压,所以在海温高的地区会在高空产生脊位甚至阻塞高压,而在海温低的地区会产生槽位甚至切断低压。

图片:QQ截图20150317193213.png


23),此图为PDO与冬季北半球(东经50°——西经160°)500hpa高度场的相关性分布,图中显示了在北太平洋地区有明显的负相关场出现,也进一步证明了当PDO处于负相关时,北太平洋中部东部地区500hpa位势高(即出现异常脊位)的特征。
所以从西风带理论上推导,可以发现当在北太平洋东部地区出现异常脊位的时候,我国东北地区位势会偏低,处于异常槽位中,导致冷空气不断南下,所以出现了阶段性异常低温事件。
 
2)通过再分析来分析当PDO为负位相时,长三角地区偏冷的概率
鉴于气温数据的缺失,我采用的是NCEP/NCAR 再分析的地面温度场来代替气温数据,以下各图可以证明当pdo为负(正)位相时,长三角冬季为偏冷的气候。

图片:QQ截图20150317193249.png

图片:QQ截图20150317193234.png



由上两图23),图24)可以看出,由于1950——1978年是太平洋年代际振荡负相位年,而在1985——2003年是太平洋年代际振荡正位相年,所以此东亚地区冬季500hpa的环流是有明显差异的,从而导致了长三角冷暖冬季的形成。
 

图片:QQ截图20150317193300.png

图片:QQ截图20150317193314.png

图片:QQ截图20150317193331.png



25),图26),图27),以上图分别为极端事件的个例,从而凸显出PDO与长三角地区冬季气温的相关性之高。
[yangzhe1997于2015-03-17 20:03编辑了帖子]
回复(0) 喜欢(0)     评分
yangzhe1997
总版主-南亚高压
总版主-南亚高压
  • 注册日期2011-06-18
  • 最后登录2018-07-22
  • 粉丝234
  • 关注166
  • 发帖数8918
  • 来自
4楼#
发布于:2015-03-17 19:40
2,  北太平洋涛动与2013年夏季异常高温的分析研究
通过2013年年代际背景来分析2013年夏季异常高温事件:
冬季季末时出现了ENSO(厄尔尼诺-南方涛动现象)冷事件(但并未达到拉尼娜的标准),所以导致了赤道东太平洋地区的海温偏低,而后期随着暖性kelvin波不断的上翻,所以后期ENSO冷事件开始缓慢结束,ENSO趋于中性状态

图片:QQ截图20150317193753.png


312):上两图为2013217的次表层海温距平及海温示意图,显示了ENSO关键区(赤道东太平洋地区)为负距平,即为ENSO冷事件。
而在PDO方面,由于ESRL并未更新2013夏季数据,但是不难推导出从2013年春季开始,PDO数值仍位于负值,但是随着夏季的开始,PDO值开始处于有所上升状态。
 

图片:QQ截图20150317193828.png



33)如此图所示,由于阿拉斯加湾有异常偏高的SSTA出现,所以导致了PDO数值有所上升。

图片:QQ截图20150317193841.png



34),此图说明了在黄海附近有一个正距平中心,说明了在2013年夏季期间,副高偏北偏西且偏强,但贝加尔湖地区槽位也偏强,体现了经向环流的形势。
同时,在冬末初秋,青藏高原地区的积雪总体也偏少(由于高原的积雪在春夏季可以作为一个异常的冷/暖源,可以激发不同的波列影响下游的地区)。

图片:QQ截图20150317193859.png



34),此图为PDO与夏季北半球部分地区500hpa的相关性示意图,显示了再东北地区到北太平洋中部地区的500hpa位势与PDO数值为明显的负相关。
 
综上所述,在夏季时候由于风带气压带北抬导致的三圈环流中的WALKER环流圈会有所北抬,导致PDO的数值对长三角地区在夏季系统的相关性并不高,但是由于PDO的控制范围很大,在夏季,受海洋-大气相互作用,也能使得副热带高压的位置有明显的位移(图34)中的500hpa位势与PDO的相关性能有明显体现)。所以PDO对于长三角2013年夏季异常高温现象也有明显的影响、
回复(0) 喜欢(0)     评分
yangzhe1997
总版主-南亚高压
总版主-南亚高压
  • 注册日期2011-06-18
  • 最后登录2018-07-22
  • 粉丝234
  • 关注166
  • 发帖数8918
  • 来自
5楼#
发布于:2015-03-17 19:41
4PDO对台风之间的关系
正如上述对于高温的描述,PDO对于夏季副热带高压有一定影响,但是在台风方面,其牵涉的内容过多,例如南亚高压的强度和位置,季风的情况,等等,还有许多遥相关,例如ENSO,热带低频振荡以及南半球极锋的情况,而PDO经过研究目前控制到其路径,并且笔者只有经过理论学习,不能经过纯数学及物理的公式推导,所以PDO可以使台风路径偏西偏北,但如果台风源地偏东,如果副高带状分布,那么可能导致其路径提前转向。
回复(0) 喜欢(0)     评分
yangzhe1997
总版主-南亚高压
总版主-南亚高压
  • 注册日期2011-06-18
  • 最后登录2018-07-22
  • 粉丝234
  • 关注166
  • 发帖数8918
  • 来自
6楼#
发布于:2015-03-17 19:41
5,总结
  经过上述的研究以及分析。发现PDO对于夏季的系统(对于长三角地区而言)的控制和影响不及冬季,因为在夏季,控制长三角地区的气压带为副热带高气压带(三圈环流中的Walker环流),而冬季由于风带南移,控制长三角地区为西风带(即中纬Hadley环流),由于PDO定义区是在西风带所控制的下垫面,所以对于下垫面(海洋)强迫大气的效果十分显著,所以在冬季对于长三角的气候影响是十分明显的,可以直接由西风带定长波的位置改变长三角地区(若槽位偏西,则为PDO负值,导致偏冷,槽位偏东,则为PDO正值,导致偏热),而在夏季,副高与PDO也有一定相关性,但是由于副高还有其他许多因子的影响,所以仅仅考虑下垫面的海温,还是不够的。通过本文,可以通过这个指数对冬季的气候做一个参考,夏季也可以将其考虑进去。
回复(0) 喜欢(0)     评分
yangzhe1997
总版主-南亚高压
总版主-南亚高压
  • 注册日期2011-06-18
  • 最后登录2018-07-22
  • 粉丝234
  • 关注166
  • 发帖数8918
  • 来自
7楼#
发布于:2015-03-17 19:42
6,参考文献
1,太平洋年代际振荡的研究进展_杨修群
2,太平洋年代际振荡与中国气候变率的联系_朱益民
3,NPO对于东亚冬季风的关系 气象学报

7,特别鸣谢
台风论坛 bbs.typhoon.gov.cn
全文完
另:此文获得2014年上海市英特尔科技创新大赛高中论文组三等奖
并或上海市闸北区优秀课题啥的之类的
不过我觉得我在研究方面有太多不仔细,严谨的,也只是泛泛而谈。
[yangzhe1997于2015-03-17 19:43编辑了帖子]
回复(0) 喜欢(0)     评分
wsad
论坛版主-副热带高压
论坛版主-副热带高压
  • 注册日期2012-01-01
  • 最后登录2018-07-22
  • 粉丝90
  • 关注65
  • 发帖数5925
  • 来自
8楼#
发布于:2015-03-18 05:21
果然是这个神奇的比赛。。。。。。
由于开学带来的影响,本热带风暴不慎误入强风切,低海温区域,水汽也被其余台风给抢走了,整个一杯具
回复(0) 喜欢(0)     评分
Mahoshojo
超强台风
超强台风
  • 注册日期2013-09-04
  • 最后登录2018-07-21
  • 粉丝78
  • 关注36
  • 发帖数211
  • 来自
9楼#
发布于:2015-03-19 01:13
有趣的研究~
話說樓主是高中生啊....

這種大尺度因子對於區域氣候的影響在近年來的氣候研究裡面很熱門,有模式模擬也有純統計的研究,一般通常把這種過程統稱為降尺度(downscalling)。這題材感覺很有趣可以繼續做下去,若是進入氣象相關科系可以繼續往這領域發展。

現在的年輕人都好厲害(掩面)
[Mahoshojo于2015-03-19 01:14编辑了帖子]
(@゜▽゜@)ノ~~Mahoshojo=まほ しょうじょ=魔法少女 滴說
回复(0) 喜欢(1)     评分
上一页
游客

返回顶部