王 啟，宮曉慶

（中國(guó)海洋大學(xué)物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省高校海洋－大氣相互作用于氣候重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100）

Hadley環(huán)流是南北半球間以及熱帶和副熱帶之間質(zhì)量、動(dòng)量和角動(dòng)量輸送的主要通道，具有非常重要的研究意義，自1735年由Hadley提出解釋以來(lái)［1］，受到學(xué)者的廣泛關(guān)注［2－5］。

緯向平均經(jīng)圈環(huán)流（MMC，Mean Meridional Circulation）是子午面上由沿緯圈平均的風(fēng)經(jīng)向分量υ和垂直分量ω構(gòu)成的環(huán)流。目前，關(guān)于MMC的研究尤其是沿全緯圈Hadley環(huán)流的研究有很多。隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)的不斷發(fā)展，Hadley環(huán)流的季節(jié)分布特征已經(jīng)得到認(rèn)證［6－8］。近年來(lái)，許多學(xué)者關(guān)注并研究了全緯圈Hadley環(huán)流年際、年代際變化特征，而且發(fā)現(xiàn)Hadley環(huán)流與熱帶地區(qū)海表面溫度（SST）關(guān)系密切。Oort and Yienger［9］指出，Hadley環(huán)流的強(qiáng)度與赤道中東太平洋的SSTa呈正相關(guān)關(guān)系，而與Walker環(huán)流呈負(fù)相關(guān)。周波濤和王會(huì)軍［10］對(duì)北半球冬季和夏季的 Hadley環(huán)流分別進(jìn)行討論，發(fā)現(xiàn)冬季北半球Hadley環(huán)流有明顯的年代際增強(qiáng)的趨勢(shì)，而夏季控制熱帶地區(qū)經(jīng)向環(huán)流的南半球Hadley環(huán)流為周期性年代際變化，沒(méi)有明顯的趨勢(shì)，冬、夏季節(jié) Hadley環(huán)流年際變化與Nio 3區(qū)SSTa呈顯著正相關(guān)。馬杰和李建平［11］指出，北半球冬季Hadley環(huán)流有顯著的年代際增強(qiáng)趨勢(shì)，與印度洋－西太平洋暖池地區(qū)海溫相關(guān)顯著，而ENSO則主要作用于其年際變化。馮然等［12］對(duì)北半球夏季Hadley環(huán)流進(jìn)行分析，得到類似的結(jié)論。馮娟等［13－14］分析了北半球春季 Hadley環(huán)流的年際、年代際變化特征，指出赤道中東太平洋海溫異常和印度洋－西太平洋暖池區(qū)異常海溫的重要作用。

關(guān)于全緯圈Hadley環(huán)流的研究已經(jīng)有很多，但是，由于海陸分布不均，沿整個(gè)緯圈的大氣環(huán)流也各有各的特征，很有必要進(jìn)行緯向區(qū)域劃分，分析不同區(qū)域Hadley環(huán)流的特征及影響因素。目前，已經(jīng)有學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注了季風(fēng)區(qū)和東西太平洋的經(jīng)向環(huán)流特征，發(fā)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域環(huán)流分布不同，并且有各自的季節(jié)和年際變化特征。陳月娟等［15－16］討論了110°E～140°E經(jīng)向環(huán)流的年際變化特征及其與東亞季風(fēng)的聯(lián)系，并從中得出東亞季風(fēng)環(huán)流強(qiáng)度變化與ENSO有一定的關(guān)系。Wang［17］對(duì)比了El Nio（La Nia）生消各個(gè)階段東西太平洋上空Hadley環(huán)流的異常場(chǎng)分布，發(fā)現(xiàn)東、西太平洋Hadley環(huán)流在El Nio（La Nia）階段呈反位相變化。秦育婧和王盤興［18］對(duì)比分析了季風(fēng)區(qū)和Nio區(qū)局域經(jīng)向環(huán)流的季節(jié)和年際變化特征，及其與SST的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)ENSO事件對(duì)于不同區(qū)域環(huán)流都有重要作用。

從前人的研究可知，分區(qū)域進(jìn)行經(jīng)向環(huán)流研究非常有必要，而現(xiàn)在的研究相對(duì)較少，且不同學(xué)者對(duì)區(qū)域的劃分標(biāo)準(zhǔn)各不相同。本文將給出合理的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行區(qū)域劃分，并研究相應(yīng)的環(huán)流特征。

1 資料與定義

本文主要采用NCEP/NCAR月平均再分析資料［19］中的速度勢(shì)χ和垂直速度ω，水平分辨率為2.5（°）×2.5（°），垂直方向從1 000～10hPa，共17層，但ω僅有從1 000～100hPa共12層資料。海表面溫度（SST）用的是NOAA提供的ERSST（Extended Reconstructed Sea Surface Temperature）數(shù)據(jù)［20］，水平分辨率為2（°）×2（°）。另外還用到 NOAA提供的 Nio 3.4指數(shù)。所有資料的時(shí)間跨度均為1951年1月～2010年12月，共720個(gè)月。

文中將使用經(jīng)向質(zhì)量流函數(shù)來(lái)表征經(jīng)向環(huán)流。水平風(fēng)場(chǎng)可以分解為無(wú)散的旋度風(fēng)和無(wú)旋的散度風(fēng)。在氣壓坐標(biāo)系下的連續(xù)方程中，只有散度風(fēng)能夠引起垂直運(yùn)動(dòng)ω，而旋度風(fēng)對(duì)ω不起作用。

對(duì)球面－氣壓坐標(biāo)系下的連續(xù)方程求緯向平均，得到：

利用方程（1）可定義一個(gè)二維質(zhì)量流函數(shù)ψ：

其中：φ為緯度；p為壓強(qiáng)。實(shí)際計(jì)算時(shí)采用王盤興［21］提出的雙向疊加方案：設(shè)邊界條件地面（ps＝1 013 hPa）和大氣層頂（p＝0）質(zhì)量流函數(shù)為0，分別對(duì)（2）式進(jìn)行向上、向下積分，得到每個(gè)經(jīng)度格點(diǎn)i上空單位格點(diǎn)寬度的質(zhì)量流函數(shù)ψi（φ，p）：

對(duì)于經(jīng)度格點(diǎn)i＝（a，b）的區(qū)域，該區(qū)域的總質(zhì)量流函數(shù)ψ（φ，p）為：

2 經(jīng)向環(huán)流年際異常的區(qū)域劃分

由經(jīng)向質(zhì)量流函數(shù)ψ的定義可知，其正值表示順時(shí)針的經(jīng)圈環(huán)流，即北半球的正Hadley環(huán)流；負(fù)值表示逆時(shí)針的經(jīng)圈環(huán)流，即南半球的正Hadley環(huán)流，并且經(jīng)圈環(huán)流的中心對(duì)應(yīng)著ψ的極值區(qū)。從全緯圈年際異常的經(jīng)向環(huán)流分析結(jié)果看，異常環(huán)流中心位于400hPa左右［22］。因此，為了合理確定Hadley環(huán)流年際異常的區(qū)域，本節(jié)首先分析ψ在400hPa的特性。

對(duì)400hPa南北緯30°范圍內(nèi)ψ的年際異常進(jìn)行EOF分解，第一模態(tài)空間分布如圖1上圖所示，下圖為用ψ計(jì)算得到的垂直運(yùn)動(dòng)場(chǎng)ω，圖中ψ的單位為107kg/s。

圖1 400hPa質(zhì)量流函數(shù)（上圖，單位：107 kg/s）年際分量第一模態(tài)及相應(yīng)的垂直速度ω（下圖，單位：10－4hPa/s）的空間分布Fig.1 Spatial distribution for mode1of MSF interannual anomaly（upper，Unit：107 kg/s）and the corresponding vertical velocityω（lower，Unit：10－4hPa/s）

圖1上圖顯示，沿整個(gè)緯圈質(zhì)量流函數(shù)有3對(duì)關(guān)于赤道反對(duì)稱的異常中心，其經(jīng)度位置分別在120°E、170°W和50°W 附近。其中170°W 的北（南）半球正（負(fù)）異常，強(qiáng)度最強(qiáng)，中心位于北（南）緯7（10）度左右；120°E的是與170°W異常符號(hào)相反的2個(gè)中心，強(qiáng)度次之，北（南）半球負(fù)（正）中心位于北（南）緯20度左右；50°W是與120°E符號(hào)相同的2個(gè)中心，強(qiáng)度較弱，北（南）半球負(fù)（正）中心位北（南）緯20（15）度左右。3對(duì)質(zhì)量流函數(shù)異常分別對(duì)應(yīng)著西太平洋暖池的異常下沉、赤道中太平洋的異常上升和赤道大西洋的異常下沉（見(jiàn)圖1下圖）。本文將主要關(guān)注太平洋的Hadley環(huán)流年際異常，并根據(jù)圖1將其沿緯向分為各跨40個(gè)經(jīng)度的2個(gè)區(qū)域：西太平洋區(qū)（WP，100°E～140°E）和中太平洋區(qū)（CP，170°E～150°W），如圖1中黑色粗線劃出的范圍。

3 西中太平洋經(jīng)向環(huán)流的季節(jié)變化

在分析太平洋Hadley環(huán)流年際異常之前，有必要先了解其季節(jié)變化特征，以清晰異常環(huán)流與實(shí)際環(huán)流的關(guān)系（實(shí)際環(huán)流＝異常環(huán)流＋季節(jié)環(huán)流）。圖2分別給出了WP區(qū)和CP區(qū)的季節(jié)環(huán)流。圖2及其后面關(guān)于質(zhì)量流函數(shù)的分布圖，單位均為109kg/s，不同于圖1。

圖2 WP區(qū)域（上圖）和CP區(qū)域（下圖）的垂直速度（陰影，正值上升、負(fù)值下沉）和質(zhì)量流函數(shù)（曲線，單位：109kg/s）緯度－高度（單位：hPa）場(chǎng)的季節(jié)分布Fig.2 Seasonal evolution of vertical velocity（shaded，positive for ascending，and negative for descending）and MSF in latitude-height field（contour，unit 109 kg/s）for WP area（the upper row）and CP area（the lower row）

WP區(qū)（見(jiàn)圖2上圖）有南北2支Hadley環(huán)流，但以各半球冬季Hadley環(huán)流占主導(dǎo)地位。北半球冬季，北支Hadley環(huán)流水平跨度為10°S～40°N（南支在10°S～40°S），最大上升運(yùn)動(dòng)高度（也是環(huán)流中心高度）在350 hPa左右，經(jīng)向范圍在15°S～5°N之間，35°N有較強(qiáng)下沉中心，高度在500hPa左右；北半球夏季，南支Hadley環(huán)流水平跨度為30°S～20°N（北支很弱，北退到中緯度），最大上升運(yùn)動(dòng)高度在400hPa左右，經(jīng)向范圍在10°N～20°N之間，下沉區(qū)主要在25°S～15°S之間，高度偏低；春、秋季節(jié)為過(guò)渡季節(jié)，但都是南支Hadley環(huán)流偏強(qiáng)。WP區(qū)域Hadley環(huán)流季節(jié)變化特性顯然是地形和暖池加熱決定的，特別是上升區(qū)的季節(jié)移動(dòng)，應(yīng)該是暖池上空凝結(jié)潛熱的作用結(jié)果。

CP區(qū)（見(jiàn)圖2下圖）2支Hadley環(huán)流都比WP區(qū)的弱得多，環(huán)流中心高度偏低（年平均約在450～500hPa左右），經(jīng)向跨度較窄。其最大特點(diǎn)是主要上升區(qū)關(guān)于赤道對(duì)稱，但明顯分為離開(kāi)赤道的南北2支，赤道區(qū)上升很弱，即2支Hadley環(huán)流在赤道區(qū)是分離的。除了一月份南支Hadley環(huán)流上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)外，其余季節(jié)，2支上升運(yùn)動(dòng)差別不大，位置的季節(jié)移動(dòng)也較小。CP區(qū)域Hadley環(huán)流季節(jié)變化特性應(yīng)該是赤道冷舌和赤道輻合帶位置決定的，其上升支主要受赤道輻合帶上空的潛熱釋放驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力要遠(yuǎn)低于西太暖池。

4 西中太平洋經(jīng)向環(huán)流的年際變化

分別對(duì) WP區(qū)域（100°E～140°E，60°S～60°N）和CP區(qū)域（170°E～150°W，60°S～60°N）質(zhì)量流函數(shù)的年際異常做EOF分解，其中WP區(qū)第一模態(tài)和第二模態(tài)的方差貢獻(xiàn)分別為62.0%和18.6%，CP區(qū)第一模態(tài)和第二模態(tài)的方差貢獻(xiàn)分別為58.8%和22.7%。2個(gè)區(qū)域的第一模態(tài)都能夠解釋60%左右的方差貢獻(xiàn)，第一模態(tài)與第二模態(tài)之和解釋了80%之多的方差。

圖3給出了2個(gè)區(qū)域第一模態(tài)的空間分布和時(shí)間序列。對(duì)比圖3a、b發(fā)現(xiàn)，2個(gè)區(qū)域第一模態(tài)是關(guān)于赤道對(duì)稱，但互為反向的異常環(huán)流。WP區(qū)域異常環(huán)流范圍寬廣，已超南北緯60°，異常環(huán)流中心高度在400hPa左右，赤道下沉區(qū)占據(jù)了40個(gè)緯度之多（20°S～20°N），但強(qiáng)度較弱，尤其是副熱帶外的垂直運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度更弱；CP區(qū)域異常環(huán)流寬度較窄，僅達(dá)南北緯30°左右，赤道上升區(qū)局限于10°S～10°N之間，但赤道區(qū)和赤道外區(qū)的垂直運(yùn)動(dòng)都較強(qiáng)，環(huán)流中心高度也偏高，位于350hPa左右。由圖3c可以看出，2個(gè)區(qū)域年際異常第一模態(tài)的時(shí)間系數(shù)演變非常一致，同期相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.85，而且WP區(qū)超前CP區(qū)1個(gè)月時(shí)的相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)0.86。

圖3 WP區(qū)域和CP區(qū)域經(jīng)向環(huán)流年際分量第一模態(tài)的空間、時(shí)間分布Fig.3 Spatial and temporal distribution of mode1for MSF interannual variation

比較WP區(qū)第一模態(tài)的空間型（見(jiàn)圖3a）與氣候態(tài)的Hadley環(huán)流（見(jiàn)圖2上圖）可知，當(dāng)?shù)谝荒B(tài)為正位相時(shí)（時(shí)間系數(shù)為正），20°S～20°N為異常下沉，而 WP區(qū)氣候態(tài)的Hadley環(huán)流在10°S～20°N基本是上升運(yùn)動(dòng)，在20°S～10°S基本是下沉運(yùn)動(dòng)，所以當(dāng)WP區(qū)第一模態(tài)正（負(fù)）位相時(shí)將削弱（加強(qiáng)）Hadley環(huán)流的上升運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)CP區(qū)第一模態(tài)的空間型（見(jiàn)圖3b）正位相時(shí)，10°S～10°N為異常上升，而CP區(qū)氣候態(tài)的Hadley環(huán)流基本是分離在赤道兩側(cè)的上升運(yùn)動(dòng)，下沉區(qū)一般在20°以外（見(jiàn)圖2下圖）。所以當(dāng)CP區(qū)第一模態(tài)正（負(fù)）位相時(shí)將加強(qiáng)（削弱）Hadley環(huán)流，并使該區(qū)Hadley環(huán)流向赤道收縮（離赤道發(fā)散）。

圖4所示為2個(gè)區(qū)域第二模態(tài)的時(shí)空變化特征。對(duì)比圖4a、b發(fā)現(xiàn)，2個(gè)區(qū)域第二模態(tài)的空間型在熱帶地區(qū)比較相似，主要環(huán)流均為跨赤道的逆時(shí)針環(huán)流，異常環(huán)流中心高度在350hPa左右，較強(qiáng)的上升區(qū)位于5°N～15°N，下沉區(qū)位于赤道以南；WP（CP）區(qū)的北支順時(shí)針環(huán)流很弱（較強(qiáng)），北邊界僅達(dá)30°N（已達(dá)60°N）多。2個(gè)區(qū)域第二模態(tài)的空間型在南半球副熱帶差異較大，WP區(qū)為很弱的順時(shí)針環(huán)流，而CP區(qū)為逆時(shí)針環(huán)流。

2個(gè)區(qū)域第二模態(tài)的時(shí)間系數(shù)（見(jiàn)圖4c）相關(guān)性也較高，尤其是峰期非常一致，同期相關(guān)系數(shù)為0.54，遠(yuǎn)超99%信度。

2個(gè)區(qū)域第二模態(tài)對(duì)氣候態(tài)Hadley環(huán)流的影響主要表現(xiàn)在：當(dāng)?shù)诙B(tài)正（負(fù)）位相時(shí)將加強(qiáng)（削弱）5°N～15°N兩區(qū)Hadley環(huán)流的上升運(yùn)動(dòng)?？紤]到2個(gè)區(qū)域Hadley環(huán)流在5°N～15°N基本上為上升區(qū)，因此當(dāng)?shù)诙B(tài)正（負(fù)）位相時(shí)將加強(qiáng)（削弱）2個(gè)區(qū)域的Hadley環(huán)流。所以WP區(qū)和CP區(qū)Hadley環(huán)流年際異常的特點(diǎn)是2個(gè)區(qū)域的第一模態(tài)是相反的環(huán)流，時(shí)間系數(shù)十分一致；2個(gè)區(qū)域的第二模態(tài)是基本相同的環(huán)流，時(shí)間系數(shù)也較相似。因此可以設(shè)想，若將2個(gè)區(qū)域合在一起，Hadley環(huán)流年際異常的空間主要特征可能就類似2個(gè)區(qū)域較一致的第二模態(tài)異常分布型；2個(gè)區(qū)域第一模態(tài)之和，因?yàn)橄嗷サ窒?，合區(qū)后可能會(huì)成為次要特征。時(shí)間系數(shù)可能分別與第二模態(tài)和第一模態(tài)的時(shí)間系數(shù)接近。

選取西中太平洋區(qū)域（100°E～150°W，60°S～60°N，記作WCP），即WCP區(qū)＝WP區(qū)＋CP區(qū)＋區(qū)域（140°E～170°E，60°S～60°N）。圖5和圖6給出了 WCP區(qū)質(zhì)量流函數(shù)年際異常的EOF分解結(jié)果，第一模態(tài)和第二模態(tài)的方差貢獻(xiàn)分別為39.6%和32.8%。

圖4 同圖3但為第二模態(tài)Fig.4 Same as Fig.3 but for Mode 2

圖5a給出的是WCP區(qū)的第一模態(tài)，圖5b是WP區(qū)和CP區(qū)的第二模態(tài)之和，可以看出，圖5a、b相似度很高；圖5c分別給出了圖5a的時(shí)間系數(shù)（黑線）和WP區(qū)和CP區(qū)第二模態(tài)的平均時(shí)間系數(shù)（紅線），兩者幾乎重合。

圖6a給出的是WCP區(qū)的第二模態(tài)，圖6b是WP區(qū)和CP區(qū)的第一模態(tài)之和，可以看出，圖6a、b也有較好的相似度；圖6c分別給出了圖6a的時(shí)間系數(shù)（黑線）和圖6b的時(shí)間系數(shù)（紅線），兩者也非常一致。

圖5 WCP區(qū)域年際分量第一模態(tài)空間分布（a），WP區(qū)和CP區(qū)第二模態(tài)平均的空間分布之和（b）及相應(yīng)的時(shí)間系數(shù)（c）Fig.5 Spatial distribution for mode1of WCP interannual variation（a），sum of mode2of WP and CP area（b）and temporal distribution for mode1of WCP（black）and average of mode 2of WP and CP area（c）

圖6 WCP區(qū)域第二模態(tài)空間分布（a），WP區(qū)和CP區(qū)第一模態(tài)空間分布之和（b）及相應(yīng)的時(shí)間系數(shù)（c）Fig.6 Spatial distribution for mode 2of WCP interannual variation（a），sum of mode1of WP and CP area（b）and temporal distribution for mode2of WCP（black）and average of mode1of WP and CP area（c）

總結(jié)上述結(jié)果，西中太平洋區(qū)域（WCP區(qū)）的Hadley環(huán)流年際異常的特點(diǎn)，一是西太平洋和中太平洋各有相反的Hadley環(huán)流對(duì)，西（中）太的Hadley環(huán)流對(duì)范圍寬（窄），強(qiáng)度弱（強(qiáng)）；隨時(shí)間變化可用 WCP區(qū)第二模態(tài)的時(shí)間系數(shù)（見(jiàn)圖6c中黑線）表示。另一特點(diǎn)是有全區(qū)統(tǒng)一的跨赤道Hadley環(huán)流，主要上升（下沉）區(qū)發(fā)生在5°N～15°N區(qū)間，；隨時(shí)間變化是 WCP區(qū)第一模態(tài)的時(shí)間系數(shù)（見(jiàn)圖5c中黑線）。

5 西中太平洋Hadley環(huán)流與ENSO的關(guān)系

ENSO現(xiàn)象是海－氣相互作用中最顯著的年際變化信號(hào)，那么Hadley環(huán)流的年際變化與ENSO有何聯(lián)系呢？圖7給出了WCP區(qū)第一模態(tài)和第二模態(tài)的時(shí)間系數(shù)及Nio3.4指數(shù)。可以看出，第二模態(tài)（相當(dāng)于WP和CP區(qū)域的第一模態(tài)）的時(shí)間系數(shù)與Nio3.4指數(shù)極為一致，說(shuō)明西太平洋和中太平洋相反的Hadley環(huán)流異常與ENSO關(guān)系密切；WCP區(qū)第一模態(tài)（相當(dāng)于WP和CP區(qū)域的第二模態(tài)）的時(shí)間系數(shù)與Nio3.4指數(shù)沒(méi)有很好的一致性，但可以發(fā)現(xiàn)在幾次較強(qiáng)El Nio事件的發(fā)展（衰減）期，發(fā)生了第一模態(tài)的正（負(fù)）值峰值，例如1972—1973、1982—1983、1986—1987、1997—1998和2009—2010年等。

圖7 WCP區(qū)域第一模態(tài)（藍(lán)虛線）和第二模態(tài)（黑實(shí)線）時(shí)間系數(shù)及Nino3.4指數(shù)（紅實(shí)線）Fig.7 Temporal distribution for mode1（blue dashed line）and mode2（black solid line）of WCP interannual variation and Nio3.4index（red solid line）

圖8 WCP區(qū)域第一模態(tài)和第二模態(tài)的時(shí)間系數(shù)及Nio3.4指數(shù)相互的時(shí)滯相關(guān)Fig.8 Lead-lag correlation coefficient for mode1＆ Nio3.4（blue），mode2＆ Nio3.4（purple）and mode1＆mode2（black）

海表面溫度異常（SSTa）是驅(qū)動(dòng)異常Hadley環(huán)流的重要因素，而且異常Hadley環(huán)流中心一般位于400hPa以上的高度，可知深對(duì)流潛熱加熱是主要機(jī)制，所以應(yīng)主要關(guān)注暖池區(qū)和熱帶輻合帶（ITCZ）區(qū)域的SSTa。圖9給出了WCP區(qū)域第二模態(tài)時(shí)間系數(shù)對(duì)400hPa垂直速度異常和SSTa的回歸場(chǎng)。

圖9 WCP區(qū)域第二模態(tài)時(shí)間系數(shù)對(duì)400hPa垂直速度異常和SSTa的回歸場(chǎng)Fig.9 Regression of vertical velocity at 400hPa and SSTa by mode2time series of WCP area interannual variation

圖10給出了WCP區(qū)域第一模態(tài)時(shí)間系數(shù)對(duì)400hPa垂直速度異常和SSTa的回歸場(chǎng)。

圖10b顯示西中太平洋熱帶SSTa分布主要表現(xiàn)在5°N～15°N（ITCZ區(qū)）的正異常，對(duì)應(yīng)著400hPa的上升運(yùn)動(dòng)，也是中心偏西于SSTa中心（見(jiàn)圖10a）。

圖10 WCP區(qū)域第一模態(tài)時(shí)間系數(shù)對(duì)400hPa垂直運(yùn)動(dòng)和SSTa的回歸場(chǎng)Fig.10 Regression of vertical velocity at 400hPa and SSTa by mode1time series of WCP area interannual variation

6 結(jié)論

本文分析了局域Hadley環(huán)流的年際變化特征，主要結(jié)論和討論如下：

（1）局域Hadley環(huán)流年際變化的最強(qiáng)信號(hào)位于西中太平洋區(qū)（約在100°E～150°W之間），并且西太平洋與中太平洋的異常Hadley環(huán)流反號(hào)，因此又將西中太平洋區(qū)分為西太平洋區(qū)（WP，100°E～140°E）和中太平洋區(qū)（CP，170°E～150°W）。WP區(qū)和 CP區(qū)質(zhì)量流函數(shù)年際異常的EOF第一模態(tài)和第二模態(tài)的方差貢獻(xiàn)都是60%和20%左右。2個(gè)區(qū)域第一模態(tài)的時(shí)間系數(shù)十分一致，第二模態(tài)的時(shí)間系數(shù)相關(guān)性也遠(yuǎn)超99%信度。

（2）WP區(qū)第一模態(tài)的顯著特點(diǎn)是20°S～20°N為異常下沉，是南北跨度大的負(fù)Hadley環(huán)流；CP區(qū)第一模態(tài)的空間特點(diǎn)是10°S～10°N為較強(qiáng)異常上升，是南北跨度較小，但強(qiáng)度較強(qiáng)的正Hadley環(huán)流，2個(gè)區(qū)域第一模態(tài)的時(shí)間系數(shù)基本一致，與Nio3.4指數(shù)相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.85。WP區(qū)和CP區(qū)第二模態(tài)的共同特點(diǎn)是在5°N～15°N都為上升運(yùn)動(dòng)，但在副熱帶差異較大，2個(gè)區(qū)域第二模態(tài)的時(shí)間系數(shù)相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.54，但與Nio3.4指數(shù)同期相關(guān)系數(shù)很低。所以，WP區(qū)和CP區(qū)異常Hadley環(huán)流的第一模態(tài)在赤道區(qū)符號(hào)相反，而第二模態(tài)的主要差異是在副熱帶。

（3）將整個(gè)西中太平洋區(qū)（WCP，100°E～150°W）的Hadley環(huán)流質(zhì)量流函數(shù)年際異常做EOF分解，結(jié)果表明，第一模態(tài)對(duì)應(yīng)著西中太平洋區(qū)一致型，即與 WP區(qū)和CP區(qū)的第二模態(tài)之和很相似；第二模態(tài)對(duì)應(yīng)著西中太平洋區(qū)相反型，即與WP區(qū)和CP區(qū)的第一模態(tài)之和很相似。說(shuō)明WP區(qū)和CP區(qū)的異常Hadley環(huán)流模態(tài)可以線性疊加，而時(shí)間系數(shù)不變，從而證實(shí)了兩區(qū)EOF分解的合理性。

（4）西中太平洋有兩類SSTa，通過(guò)其上的深對(duì)流潛熱加熱驅(qū)動(dòng)異常Hadley環(huán)流：El Nio型驅(qū)動(dòng)了 WP區(qū)和CP區(qū)赤道區(qū)符號(hào)相反的第一模態(tài)異常環(huán)流型；ITCZ型驅(qū)動(dòng)了WP區(qū)和CP區(qū)5°N～15°N區(qū)符號(hào)一致的第二模態(tài)異常環(huán)流型。超前滯后相關(guān)系數(shù)分析表明，SSTa和異常Hadley環(huán)流是海－氣相互作用的結(jié)果。

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