冷半年的气候特性透析

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年际变化特征分析1950~2009年近60年逐年冬半年南支槽强度指数的结果可以看出,冬半年南支槽的强、弱程度逐年不同,有很明显的年际变化。随着南支槽指数的整体上升,其强度总体呈现减弱的趋势(R=0746)。线性倾向值b=05033,反映出南支槽强度以5033gpm/10a的线性倾向变弱。另外,图1还显示了南支槽在50~70年代明显偏强,其中1950年最强,之后处于强、弱振荡期,但仍属于较强的状态,此现象持续到1976年,之后开始逐渐减弱,在1989年南支槽最弱,至今一直处于偏弱状态。对近60年逐年冬半年南支槽的强度指数标准化后,以正、负1为临界值,确定的南支槽强、弱年分别如下:在1950、1954、1955、1957、1959、1960、1961、1962、1963、1964、1971、1974、1975这13年,呈现出强南支槽特征;而弱南支槽有11年,即1977、1979、1987、1993、1997、1998、2003、2005、2006、2008、2009年。从南支槽的强、弱年的分布也可以看出,1976年前主要表现为强南支槽的特征,之后主要表现为弱南支槽的特征。年代际变化特征分析为了进一步说明南支槽的年代际变化特征,在此计算了1950~2009年南支槽强度指数的年代距平,年代距平计算公式为:（式略）其中,x1为南支槽强度指数在各个年代的平均值,年代划分方式,x2为南支槽指数60年的平均值。距平百分比计算公式为:（式略）20世纪50~70年代南支槽强度指数距平为负值,说明期间南支槽偏强,尤其是60年代距平达-998gpm,可以看出50年代的南支槽逐渐增强,到60年代达到最强,70年代已经开始减弱,但比50年代稍强。20世纪80年代至21世纪初南支槽强度指数的距平均为正值,说明期间南支槽偏弱,且逐渐在减弱,尤其是在21世纪初比较明显,南支槽强度指数的距平百分比达019%,说明目前正处于南支槽偏弱的时期。

空间分布是1950~2009近60年冬半年南支槽的线性趋势分布,其中实线代表上升趋势,说明在此区域范围内,近60年南支槽指数的值呈增强趋势,这种趋势是由西北向东南递增,印度半岛以北的强度较小,中南半岛附近强度最大,也就是说在冬半年南支槽为减弱的趋势,且从西北向东南递减。EOF分析对60年来南支槽区域内的高度场作EOF分解,可以看出得到的前3个模态的方差贡献之和达到97%以上,仅第一模态的方差贡献就达8029%,其余的贡献率都相对比较低,所以在此仅取第一个模态(图略)进行相关的分析。从第一模态的特征向量的空间分布图(图略)看,区域范围内均为正值,且由北向南递增,说明第一模态表现为整体增强型,而南支槽逐渐减弱的情况,由于第一模态方差贡献率为8029%,故南支槽的变化特征大多数年呈第一模态的分布特征。相应的时间权重系数存在明显的年际和年代际变化,且具有长期正趋势,表明南支槽减弱的趋势越来越显著。另外,第一特征向量对应的时间系数还表现出明显的年代际变化。对时间系数进行11年的滑动平均,,实线为图3(b)中的时间系数,虚线为滑动平均曲线。可以看出,50~70年代后期时间系数均为负值,且绝对值和振幅都比较大,这说明了在此期间南支槽增强趋势比较明显。从70年代后期至今的时间系数为正值,且变化趋势比较平缓,说明从70年代末以来,南支槽开始由强转变为弱,并一直处于减弱的阶段,虽有小波动,但没有明显的增强和减弱的趋势,由此也可以说明,1976年的突变点是可信的。周期分析利用小波分析方法对冬半年南支槽指数分析得出如图5的小波变换的结果。图的上半部分对应的是低频区,等值线相对比较稀疏,对应着长时间尺度的周期;下半部分对应的是高频区,等值线相对比较密集,对应着短时间尺度的周期。20世纪50年代以来,南支槽强度在各个时期的主要振荡周期也不尽相同。在中高频率区,有最强的几个振荡中心,分别出现在50年代初期和末期、60年代中期、70年代初期和末期、80年代末期、90年代末期以及21世纪00年代后期,各阶段主要周期以准3年或准8年为主,在低频区还存在准17年的周期。值得注意的是,在50年代中期、60年代末期、80年代初期、90年代中期和21世纪00年代中期,高频变化和低频变化位相有时很不一致,致使南支槽表现出强弱振动特征,而60年代初期和70年代中期高低频变化一致偏强,70年代末期和21世纪初期均为一致的偏弱期,至今一直处于偏弱的状态。突变检验从以上的分析可以看出冬半年南支槽在1976年前后有一个由强变弱的转变过程,显示了1950~2009年近60年来冬半年南支槽的M-K检验。从图中可以看出,C1值在20世纪60年代期间基本小于0之外,其余时间都大于0,表示冬半年南支槽在20世纪50年代初期60年代初期一直处于增强趋势,尤其是在20世纪60年代期间最强,之后逐渐减弱,至70年代一直处于正的196信度线以下,并不断有小幅振荡,从70年代末至今,南支槽一直处于减弱的阶段。其中,C1和C2曲线在正负196信度线间有2个交点,表示有两个可能的强度突变年,分别是1976和1977年,可见,1976年的突变点是可信的。

在1989年南支槽最弱,至今一直处于偏弱状态。(2)从年代际尺度上分析,20世纪50~70年代南支槽强度指数距平为负值,说明期间南支槽偏强,80年代~21世纪初南支槽强度指数的距平均为正值,说明期间南支槽偏弱,并且目前正处于南支槽偏弱的时期。(3)近60年来南支槽强度指数的值呈增强趋势,是由西北向东南递增,印度半岛以北的强度较小,中南半岛附近强度最大,也就是说在冬半年南支槽为减弱的趋势,且从西北向东南递减。(4)对南支槽强度指数做EOF分解,得出的前3个模态的方差贡献之和达到97%以上,仅第一模态的方差贡献就达8029%,故南支槽的变化特征大多数年呈第一模态的分布特征。相应的时间权重系数存在明显的年际和年代际变化,且具有长期正趋势,表明南支槽减弱的趋势越来越显著。(5)20世纪50年代以来,南支槽强度在各个时期的主要振荡周期不尽相同。在中高频率区,主要周期以准3年或准8年为主,在低频区还存在准17年的周期。另外,60年代初期和70年代中期高低频变化一致偏强,70年代末期和21世纪初期均为一致的偏弱期,至今一直处于偏弱的状态。(6)通过对1950~2009年近60年来冬半年南支槽的M-K检验,也得出了冬半年南支槽在20世纪50年代初期60年代初期一直处于增强趋势,尤其是在20世纪60年代期间最强,之后一直处于减弱的阶段。