南极地区气温的空间特征及与南半球环状模的关系

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作者 李沅峰 徐敏 杨清华 《极地研究》 北大核心 2025年第2期251-263,共13页

南极气温是全球气候变化的敏感变量。本文利用ERA5再分析数据研究了南极表面气温年际变化的空间分布特征,以及不同季节表面气温与南半球环状模(Southern Annular Mode, SAM)的关系。研究结果如下:(1)通过对四季表面气温的经验正交函数... 南极气温是全球气候变化的敏感变量。本文利用ERA5再分析数据研究了南极表面气温年际变化的空间分布特征,以及不同季节表面气温与南半球环状模(Southern Annular Mode, SAM)的关系。研究结果如下:(1)通过对四季表面气温的经验正交函数分解发现,第一、第二模态分别解释了总方差的20%~40%和10%~20%,不同季节的空间模态分布存在差异;(2)通过对位势高度的回归分析发现,南半球秋、冬季第一模态,春季第二模态的空间特征与SAM的空间分布较为类似,对应时间系数与SAM指数的相关系数也表明上述模态受SAM影响较大;(3)通过对风场的回归分析发现,相较于东南极,西南极所展现的冷暖平流更好地解释了表面气温分布;(4)通过相关分析与合成分析,较好地阐述了SAM对不同区域南极四季表面气温变化的影响。 展开更多

关键词 南极气温 南半球环状模 空间特征 经验正交函数 回归分析 南极地区

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南半球环状模气候影响的若干研究进展 被引量：22

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作者 郑菲 李建平 刘婷 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期926-939,共14页

南半球环状模是南半球热带外地区环流变率的主导模态。由于南半球环状模在空间上的大尺度特征,全球多个地区的气候均与南半球环状模的变化有关。探讨南半球环状模的气候影响,是近几十年来得到广泛关注并迅速发展的新方向。围绕这个方向... 南半球环状模是南半球热带外地区环流变率的主导模态。由于南半球环状模在空间上的大尺度特征,全球多个地区的气候均与南半球环状模的变化有关。探讨南半球环状模的气候影响,是近几十年来得到广泛关注并迅速发展的新方向。围绕这个方向,分别回顾了南半球环状模对南半球和北半球气候影响的研究进展,重点阐述了南半球环状模对中国气候影响的相关工作,并从长期变化尺度上,列举了南半球环状模与气候变化方面的研究成果。纵观近几十年的研究发现,针对南半球环状模对南半球的气候影响,目前已有比较系统的认识。总体而言,在年际尺度上,南半球环状模可以通过影响垂直环流和风暴轴的位置,改变表面风速对下垫面的热力和动力驱动作用,进而对南半球的海-气-冰耦合系统产生调控。这种调控多表现出纬向对称性,同时也存在纬向非对称的局地特征。在气候变化的尺度上,南半球环状模是过去半个世纪里南半球气候变化的主要驱动力之一。关于南半球环状模对北半球尤其是中国气候的影响问题,目前也取得了许多有意义的结果。例如,南半球环状模对东亚、西非、北美的夏季风和东亚冬季风均有作用,并且可以调控中国春季华南降水等。海-气耦合过程在南半球环状模对北半球气候的影响中扮演着重要角色,与南半球环状模信号的跨季节存储和由南半球向北半球的传播均有密切关系。但是,与南半球相比,南半球环状模对北半球气候影响的研究,还有许多问题值得深入讨论和研究:一是体现在对南半球环状模信号向北传播机制上的深入认识,二是将南半球环状模的信号作为因子在季节气候预测中的实践。 展开更多

关键词 南半球环状模 季风 气候影响 气候变化 南北半球相互作用

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前冬南半球环状模对春季华南降水的影响及其机理 被引量：25

3

作者 郑菲 李建平 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期3542-3557,共16页

利用相关、合成、奇异值分解等统计诊断和数值模拟方法,分析了前冬(12—2月)南半球环状模(SAM)对春季(3—5月)中国华南降水的可能影响及其机理.诊断分析的结果表明,前冬南半球环状模与春季华南降水存在显著的负相关关系,也即前冬SAM偏强... 利用相关、合成、奇异值分解等统计诊断和数值模拟方法,分析了前冬(12—2月)南半球环状模(SAM)对春季(3—5月)中国华南降水的可能影响及其机理.诊断分析的结果表明,前冬南半球环状模与春季华南降水存在显著的负相关关系,也即前冬SAM偏强(弱),对应春季华南降水偏少(多).为了探讨这种南半球中高纬信号影响滞后一个季节的华南降水的物理机制,需要考虑下垫面海洋的桥梁作用.诊断分析的结果表明,当前冬SAM偏强时,南半球中高纬海洋的潜热释放受到海表风速影响发生变化,导致30°S—45°S海温偏高,45°S—70°S海温偏低,并且异常的海温信号可以持续到次年春季.这种前冬SAM偏强时的春季海温异常信号,对应着春季西北太平洋副热带高压位置偏东且强度偏弱,西北太平洋上盛行异常气旋式环流,华南地区上空对流层低层有异常东北风和风场辐散,西南水汽输送较常年减弱,为春季降水偏少提供了有利的条件.前冬SAM偏弱时,南半球中高纬的海温异常及其引起的华南区域大气环流异常相反,有利于华南降水偏多.利用CAM3进行海温敏感性试验,也证明了上述南半球中高纬海温异常对应的环流异常.模拟结果表明,SAM偏强时的海温异常,对应着华南上空对流层低层的东北风异常、风场辐散、以及下沉运动,不利于华南降水生成;SAM偏弱时的海温异常,对应的环流异常相反,有利于华南降水增多,验证了资料诊断的结论.综上,在前冬SAM影响春季华南降水的过程中,体现了海气耦合桥的作用,即:海洋储存了冬季SAM的异常信号并在春季释放,通过影响春季大气环流,进一步影响华南春季降水.因此,前冬SAM为华南春季降水预测提供了一个有意义的前期信号. 展开更多

关键词 南半球环状模 华南春季降水 海温异常 海气耦合桥

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春季南半球环状模与长江流域夏季降水的关系:Ⅱ印度洋和南海海温的“海洋桥”作用 被引量：45

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作者 南素兰 李建平 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期847-856,共10页

用回归、合成、相关、ESVD等方法分析了春夏季印度洋、南海海温异常在春季南半球环状模(SAM)与夏季长江中下游降水关系中的作用。研究发现春季南半球环状模指数(SAMI)正(负)异常时,同期南印度洋中高纬、北印度洋海域海温出现了明显正(负... 用回归、合成、相关、ESVD等方法分析了春夏季印度洋、南海海温异常在春季南半球环状模(SAM)与夏季长江中下游降水关系中的作用。研究发现春季南半球环状模指数(SAMI)正(负)异常时,同期南印度洋中高纬、北印度洋海域海温出现了明显正(负)异常,这种海温的正(负)异常在夏季依然存在,并且北印度洋的海温异常得到加强。对印度洋和南海海域详细划分区域后的进一步分析表明春季南半球热带外大气环流(SAM)异常可以强迫南印度洋中高纬海域海温发生明显异常。这种异常可以持续到夏季,而且表现出传播特性,即:南印度洋中高纬海温异常可以传播到北印度洋(包括阿拉伯海和孟加拉湾)和南海海域,加强这些海域的海温异常。对东亚夏季风与夏季海温关系的分析表明:东亚夏季风异常对应的夏季北印度洋、南海海温异常与春季SAM异常对应的夏季北印度洋、南海海温异常的形势相似,符号相反。说明印度洋、南海海温是春季SAM影响夏季长江中下游降水的一个“桥梁”。基本思路为:强(弱)春季SAM可以引起南印度洋中高纬海域海温的偏高(偏低);南印度洋中高纬海域偏高(偏低)的海温从春季持续到夏季并且传播到阿拉伯海、孟加拉湾、南海海域;这些海区偏高(偏低)的海温可以导致东亚夏季风减弱(加强),而东亚夏季风减弱(加强)是长江中下游降水偏多(偏少)的一种有利条件。 展开更多

关键词 南半球环状模 长江流域降水 印度洋 南海海温 海洋桥

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春季南半球环状模与长江流域夏季降水的关系:Ⅰ基本事实 被引量：41

5

作者 南素兰 李建平 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期837-846,共10页

利用统计方法对春季(4～5月)南半球环状模(SAM)与夏季(6～8月)中国降水的关系作了分析,发现春季南半球环状模指数(SAMI)与夏季长江中下游降水之间存在显著的正相关关系.春季SAM偏强的同期对流层下层在欧亚大陆存在-以蒙古高原和天山山... 利用统计方法对春季(4～5月)南半球环状模(SAM)与夏季(6～8月)中国降水的关系作了分析,发现春季南半球环状模指数(SAMI)与夏季长江中下游降水之间存在显著的正相关关系.春季SAM偏强的同期对流层下层在欧亚大陆存在-以蒙古高原和天山山脉为中心的异常反气旋对,从中国东北到华南中纬度地区均为异常的偏北气流控制.这种环流异常形式可以持续到夏季并加强,致使东亚夏季风减弱;春季SAM偏强,夏季西太平洋副热带高压西部脊强度加强,位置偏西,这些异常环流都有利于长江中下游地区降水偏多.另外,春季SAM偏强,夏季长江中下游地区水汽含量增大,向上的垂直运动得到加强,为该地区降水偏多提供了基本的水汽条件.春季SAM偏弱时,夏季东亚大气环流和水汽条件相反.因此,春季SAM为夏季长江中下游汛期降水提供了一有用的前期信号. 展开更多

关键词 南半球环状模 长江流域降水 正相关 东亚大气环流

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月内尺度南半球环状模对应的大气环流异常传播特征 被引量：9

6

作者 李晓峰 李建平 《大气科学》 CSCD 北大核心 2010年第6期1099-1113,共15页

本文利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了南半球环状模(Southern Hemisphere Annular Mode,简称SAM)在月内时间尺度(sub-monthly timescales,5～30天)上相关环流的垂直和水平传播特征。结果表明,月内SAM对应的纬向风异常和温度异常具有... 本文利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了南半球环状模(Southern Hemisphere Annular Mode,简称SAM)在月内时间尺度(sub-monthly timescales,5～30天)上相关环流的垂直和水平传播特征。结果表明,月内SAM对应的纬向风异常和温度异常具有明显自南极地区向南半球中纬度地区水平传播特征;在垂直方向上,纬向风异常为明显上传特征,温度异常则具有在极地和高纬度地区明显上升、低纬度地区下沉的特点。月内SAM对应的南半球中高纬度地区上传信号表明,在较短的月内时间尺度上,对流层信号可以突破对流层顶,上传达到平流层;而月内SAM对应的整层南传信号表明,南极地区环流变化超前于中高纬度地区,因此在1～3周的月内时间尺度上,极区信号可能对中高纬地区信号具有指示意义。 展开更多

关键词 南半球环状模 月内时间尺度 水平传播 垂直传播

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南半球环状模事件的准地转调整过程分析 被引量：6

7

作者 李晓峰 李建平 《大气科学》 CSCD 北大核心 2012年第4期755-768,共14页

本文利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了南半球环状模(SAM)事件生命过程中的准地转调整过程。由于SAM沿纬圈的水平尺度远远大于临界尺度罗斯贝变形半径,因此要求纬向风场在地转调整过程向气压场适应以达到地转平衡。研究结果表明,在纬... 本文利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了南半球环状模(SAM)事件生命过程中的准地转调整过程。由于SAM沿纬圈的水平尺度远远大于临界尺度罗斯贝变形半径,因此要求纬向风场在地转调整过程向气压场适应以达到地转平衡。研究结果表明,在纬向平均环流中,异常Ferrel环流强度的变化超前于SAM强度变化约2/16位相,异常Ferrel环流能够通过超前的整层大气质量的经向输运,改变中高纬度的质量分布装状况,导致中、高纬度地区间的位势高度梯度异常变化,而中、高纬度地区间的位势高度梯度异常发生变化就意味着SAM强度和位相发生变化;而当SAM强度和位相发生改变后,即中、高纬度地区南北方向上的位势高度梯度发生变化后,可破坏中纬度地区纬向风场与位势高度场之间的地转平衡,产生地转偏差;地转偏差产生后,又可驱动经向散度风场,造成Ferrel环流异常的变化,由此形成一个自我内部循环调整过程。 展开更多

关键词 南半球环状模 地转调整 地转平衡

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南半球环状模对中国气候的影响研究进展 被引量：3

8

作者 马浩 李正泉 张力 《高原气象》 CSCD 北大核心 2016年第6期1595-1608,共14页

南半球环状模是南半球大气环流年际变异的主导模态。按照逻辑脉络梳理了半个多世纪以来南半球环状模对中国气候影响的研究进展。中国科学家很早就注意到南北半球之间存在相互作用,南半球环流能够通过越赤道气流调控东亚夏季风、进一步... 南半球环状模是南半球大气环流年际变异的主导模态。按照逻辑脉络梳理了半个多世纪以来南半球环状模对中国气候影响的研究进展。中国科学家很早就注意到南北半球之间存在相互作用,南半球环流能够通过越赤道气流调控东亚夏季风、进一步影响到中国气候。近年来,对南半球环状模遥相关效应的研究愈加深入,已有工作侧重于从太平洋通道和印度洋通道两个角度剖析环状模对中国气候的影响。环状模变异能够引发太平洋大气经圈环流调整、激发经向遥相关波列,从而引起西太平洋暖池和西太平洋副热带高压异常,最终导致中国气候变异,从而构建了太平洋路径;另一方面,环状模异常也能够借助"海洋桥"传播到热带印度洋和南海地区、再通过局地海洋-大气相互作用调控中国气候,从而构建了印度洋路径。两大路径之间存在相互调制。除此之外,南半球环状模对中国区域气候也有显著的影响。在总结前人研究的基础上,提出了今后值得深入探讨的几个问题,以期推动南半球环状模遥相关效应研究不断走向深入。 展开更多

关键词 南半球环状模 东亚夏季风 西太平洋副热带高压 经圈环流调整 经向遥相关波列 海洋桥

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南半球环状模与南极冰芯中气候信息关联研究综述 被引量：1

9

作者 史贵涛 孙波 +4 位作者 曾刚 李院生 马红梅 安春雷 姜苏 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期352-361,共10页

冰芯作为气候环境信息的良好载体,在研究过去大气环流异常中具有其他气候代用指标难以比拟的优势。本文重点综述了南极冰芯气候记录与南半球环状模(SAM-Southern Annular Mode)的关联特征:SAM与冰芯记录为同期变化,冰芯中NO-3、海盐组分... 冰芯作为气候环境信息的良好载体,在研究过去大气环流异常中具有其他气候代用指标难以比拟的优势。本文重点综述了南极冰芯气候记录与南半球环状模(SAM-Southern Annular Mode)的关联特征:SAM与冰芯记录为同期变化,冰芯中NO-3、海盐组分(以Na+为代表)和水同位素比值δ18O同SAM指数具有较好的关联性;冰芯中SO2-4和MSA同SAM存在一定的关联,但相关性不显著;西南极冰芯记录的积累率同SAM具有较强的关联。需要说明的是,冰芯中各参数与SAM的相关性存在较大的空间差异。 展开更多

关键词 南半球环状模 南极冰芯 代用指标

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春季西南极洲云相态的分布特征及其与南半球环状模的关系

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作者 张昊天 刘敬武 李春 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期22-31,共10页

基于星载激光雷达资料、再分析资料以及云与地球辐射能系统提供的云辐射资料,对2006—2017年春季云相态在西南极洲上空的分布和云相态随南半球环状模(Southern Hemisphere Annual Mode,SAM)指数的年际变化进行研究。研究显示,冰云主要... 基于星载激光雷达资料、再分析资料以及云与地球辐射能系统提供的云辐射资料,对2006—2017年春季云相态在西南极洲上空的分布和云相态随南半球环状模(Southern Hemisphere Annual Mode,SAM)指数的年际变化进行研究。研究显示,冰云主要分布于南极大陆2~10 km的高空,而含液水云主要分布于南极冰架或南大洋1~4 km的低空。两种云相态频率受地形抬升和水汽输运影响较大,使其在迎风坡的云相态频率远高于背风坡。利用SAM指数与云相态频率进行回归分析,发现云相态频率的年际变化在水平和垂直方向上表现出了明显的空间分布特征。这些特征是由SAM变化所引起的风场变化所驱动,使风场与水汽的经向输运以阿蒙森低压为中心呈现东-西偶极子分布,并在南极半岛东侧低层大气产生焚风效应。云相态频率随SAM的时空变化使云辐射强迫在年际尺度上也发生了明显的变化,并通过云辐射强迫显著影响着西南极洲的地表能量收支平衡。 展开更多

关键词 西南极洲 云相态 南半球环状模 年际变化 云辐射强迫

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与西澳州西南部冬季降水相联系的大气环流特征分析 被引量：1

11

作者 李建平 李艳杰 冯娟 《大气科学》 CSCD 北大核心 2011年第5期801-817,共17页

西澳大利亚州西南部(SWWA)是西澳大利亚州首府Perth的所在地,也是西澳州政治、经济、文化、教育和旅游的中心。自20世纪中期以来,SWWA地区雨季降水持续减少。本文利用近60年的观测及再分析数据,分析了已知的影响澳大利亚降水的热带海洋... 西澳大利亚州西南部(SWWA)是西澳大利亚州首府Perth的所在地,也是西澳州政治、经济、文化、教育和旅游的中心。自20世纪中期以来,SWWA地区雨季降水持续减少。本文利用近60年的观测及再分析数据,分析了已知的影响澳大利亚降水的热带海洋模态:厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)、印度洋偶极子(IOD)和ENSOModoki(EM)对SWWA地区降水的影响,发现它们均不能解释SWWA地区前冬(5~7月)(全文季节均指南半球)和后冬(8~10月)降水的长期变化趋势。特别地澄清了南半球环状模(SAM)对SWWA地区冬季降水的影响,揭示了前人所指出的两者之间的显著关系是由于极端事件造成的。这表明,已知的影响澳大利亚降水的气候模态并不能解释SWWA地区冬季降水的长期变化趋势。通过对SWWA地区降水、大尺度大气环流的动力、热力结构和季节循环特征的分析,发现其表现出类似季风环流的特征,也即干湿季节的交替出现、风向的季节性反转和明显的海陆热力差异。基于此提出了SWWA地区类季风环流(SWAC)的概念,并分析了其与SWWA地区冬季降水之间的关系,指出SWAC环流的减弱是SWWA地区降水减少的可能原因。 展开更多

关键词 西澳州西南部类季风环流 季风 厄尔尼诺—南方涛动 降水 南半球环状模 印度洋偶极子

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南大洋混合层的时空变化特征 被引量：3

12

作者 应美佳 刘海龙 +2 位作者 王夫常 张召儒 钟贻森 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1223-1232,共10页

过去对南大洋的研究受限于长期观测的缺乏,而现在地转海洋学实时观测阵(Array for Real-time Geostrophic Oceanography,Argo)项目自开始以来持续提供了高质量的温度盐度观测,使系统地研究南大洋海洋上层结构成为可能。本研究使用2000-2... 过去对南大洋的研究受限于长期观测的缺乏,而现在地转海洋学实时观测阵(Array for Real-time Geostrophic Oceanography,Argo)项目自开始以来持续提供了高质量的温度盐度观测,使系统地研究南大洋海洋上层结构成为可能。本研究使用2000-2018年的Argo浮标观测数据,分析了南大洋混合层深度(Mixed Layer Depth,MLD)的时空分布特征。结果表明:南大洋混合层存在明显的季节变化,冬春两季MLD在副南极锋面北侧达到最高值并呈带状分布,夏秋两季由于海表加热导致混合层变浅,季节变化幅度达到400m以上;在年际尺度上,MLD受南半球环状模(Southern Hemisphere Annular Mode,SAM)调制,呈现纬向不对称空间分布特征,这与前人结果一致;本文指出在所研究时段,南大洋混合层在90°E以东,180°以西有加深趋势,而在60°W以西,180°以东有变浅趋势,显示出偶极子分布特征,并且这种趋势特征主要是风场的作用。 展开更多

关键词 南大洋 混合层 年际变率 南半球环状模

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2002—2014年间基于海平面变化的海洋增暖趋势研究 被引量：1

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作者 李亚姣 徐永生 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期712-720,共9页

21世纪以来全球变暖进入停滞时期,研究表明,大量热量进入海洋深层是导致全球平均表面温度暂缓上升的主要原因。本文估计和研究了2002.4—2014.12间由热膨胀导致的海平面变化趋势,以此来探测海洋热含量的变化情况。研究使用GRACE重力卫星... 21世纪以来全球变暖进入停滞时期,研究表明,大量热量进入海洋深层是导致全球平均表面温度暂缓上升的主要原因。本文估计和研究了2002.4—2014.12间由热膨胀导致的海平面变化趋势,以此来探测海洋热含量的变化情况。研究使用GRACE重力卫星CSR RL05数据计算了全球海洋的水质量变化,并结合海平面异常数据,计算了由热量变化导致的海平面变化(Net SLA)。将Net SLA与Ishii温度数据计算的海洋热含量进行相关性分析后表明,Net SLA与海洋热含量存在高度相关性,相关系数最大值达0.95。考虑到海洋观测只能表现海洋上层2000m的热含量变化,而除去水质量变化的海平面变化则反映了整层海洋的热含量变化,是估计海洋增暖趋势快慢的有利工具。经计算得出,2002至2014年间南太平洋和南印度洋存在加速增暖趋势,而近年来南半球环状模的增强是导致其增暖的主要原因。 展开更多

关键词 GRACE卫星 海平面 热含量 南半球环状模

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南澳大利亚海盆表层涡动能的时空特征研究

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作者 刘佳 郑少军 +2 位作者 严厉 陈航彪 刘婷甄 《海洋学研究》 CSCD 北大核心 2023年第3期22-33,共12页

基于1993—2019年海面高度异常数据分析了南澳大利亚海盆表层涡动能的时空变化特征。结果表明,表层涡动能在空间上存在两个高值区,分别位于海盆的西部和东部;在季节尺度上表现为南半球的冬季强,秋季弱,最大值出现在7月(57±9 cm^(2)... 基于1993—2019年海面高度异常数据分析了南澳大利亚海盆表层涡动能的时空变化特征。结果表明,表层涡动能在空间上存在两个高值区,分别位于海盆的西部和东部;在季节尺度上表现为南半球的冬季强,秋季弱,最大值出现在7月(57±9 cm^(2)s^(2)),最小值出现在3月(40±5 cm^(2)s^(2))。涡动能在年际尺度上与ENSO呈显著负相关关系,即在厄尔尼诺(拉尼娜)衰退年,涡动能显著减弱(增强),滞后Nino3.4指数9个月;与SAM呈显著正相关关系,滞后SAM指数14个月,即在SAM正(负)位相的次年,涡动能显著增强(减弱)。 展开更多

关键词 涡动能 时空特征 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO) 南半球环状模(sam) 南澳大利亚海盆

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