北大西洋涛动(NAO)指数的比较及其年代际变率

北大西洋涛动(NAO)指数的比较及其年代际变率*

龚道溢

王绍武

的差异

更多的海平面气压方差

发现冬季和夏季ＮＡＯ的涛动中心有显著

新的定义能解释

夏ＮＡＯ

指数序列

夏季在１９１０－１９２０

期间的突变性质的增强

关键词

ＮＡＯ

欧洲和北大西洋地区的气候有直接的控制

甚至可以解释最近北半球冬季平均气温方差的31%

[1,2]

×¨ÃÅ½«¶ÔNAO的研究列为年代-世纪尺

[3]

度变率5个研究重点的第一个(即D1)

NAO的定量表征指标就是NAO

指数

包括5个站的气温和4个站的气压

而且定义中同时使用气温和气压

Walker和Bliss

之后

有代表性的主要有以下几种

上看不如其它4种直截了当

这些定义最主要的问题是在于其季节性

而实际上大气活动中心不仅强度在变化

所以前四种定义只是反映了冬季NAO

的状况

但Jones等[9]在其论文发表后不久即通过国际互联网在CRU/UEA(即东英吉利大学气候研究中心)

的网页上声明

NAO在夏季也是存在的

[10,11]

ÏÄ¼¾ºÍ¶¬¼¾¾¿¾¹Ó¦¸ÃÓÃÄÇÐµØÇøµÄÆøÑ¹À´¶¨Òå

ÏÄ¼¾ºÍ¶¬¼¾

从物理概念翘翘板

NAO的年代际变率各有什么特点呢

０￣９０°N)冬季和夏季海平面气压分别进行EOF分析1958年1月-1998年2

月

冬季NAO

是最主要的模态

第一模态反映是大陆与海洋的热力差别

EOF2解释的方差也能达到17.1%

µ«Ò²ÊÇ´æÔÚµÄ²¢²»Ò»¶¨Î»ÓÚ

´óÆø»î¶¯ÖÐÐÄµÄÖÐÐÄÎ»ÖÃ

ÔòÏÄ¼¾Î»ÖÃÌ«Æ«¶«ÁË

图1 夏季北大西洋地区海平面气压EOF分析第2特征向量分布

(a:冬季

图2北大西洋地区海平面气压的相关系数分布

都是与65°N

ËùÒÔ¶ÔÏÄ¼¾ºÍ¶¬¼¾·Ö±ð¶¨ÒåNAO指数(NAOI)为

４０°~60°W)-P(65°N

冬季１０°~30°W)

¼´¸ßÑ¹ÇøºÍµÍÑ¹Çø¸÷È¡3个点的平均

可以做一些比较表中1-5分别表

很显然示表1中的5种定义

比其它5

种都要高新定义对海平面气压方差的解释率也是最高的这说明

代表性有更好的提高

分别计算了1873年以来的NAO指数

原始资料到1995年

结果见图3

Ó¦ÓÃÁË»¬¶¯t检验并进行显著性检验

法是任意给定一年1927年

计算t

值

超过此信度的显著变化发生的时间为

夏季1965和1979

年

冬季1985年t值是-3.1

ËµÃ÷1980年代中到1990年代初比相邻的前10

年有最显著的增强

一直持续了近20

多年

对于夏季1912年

的t值高达-3.9

420-2-4

[***********][***********][***********]00

图3夏季(a)与冬季(b)的NAO指数

性[12]

很多研究倾向于认为

Deser和Blackmon曾发现在年代际尺度上大气的变率与海表温度有较好的一直

µ±ÎÂÑÎ»·Á÷(THC)加强时

增加的感热及水汽通量可使大气环流发生相应变化[13]

·¢ÏÖËäÈ»ÎÂÑÎ»·Á÷ÓÐÃ÷ÏÔµÄÄê´ú¼Ê±ä»¯

目前

仍未有定论

一个是1910-1920年代

分别与夏季NAO指数在1910年代

的突然加强及冬季NAO指数最近20多年来的持续增加相吻合全球变暖可加强高纬与赤道地区高度场之间的梯度

相互作用互为因果的关系因此有证据表明

NAO是一个区域大气环流现象同时

看

动(NPO)

但

而NAO受海陆分布特征根据最近的57年资料计算

从高低西风指数海平面气压合成图来同时在北太平洋则表现为北太平洋涛因此

度西风环流变化的影响一直呈强烈的增强趋势

分是由北半球西风环流系统的年代际变化造成的

也

其中可能有很大一部

图４高指数年与低指数年冬季ＳＬＰ的合成图

（负值用虚线表示

以来最强的５年：１９８９，１９８８，１９４５，１９８２和１９９１

年

高指数年为１９４０年

夏季必须分别进行定义

站资料可能的小尺度扰动的影响和资料误差的年代际变化是

NAO的年代际变率的产生可能与多种因素有关

全球变暖及北半球的西风环流等

所以NAO指数在冬季和

可以较好地克服使用单

其中最突出

Ｄｉａｚ　Ｈ　Ｆ，　Ｂａｒｒｙ　Ｒ　Ｇ．　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｏｆ　ｒｅｖｅｒｓａｌｓ　ｉｎ　ｍｅａｎ　ｓｅａ　ｌｅｖｅ

ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈ　Ａｔｌａｎｔｉｃ　ｓｅｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｔｏ　ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｔｒｅｎｄｓ．　Ｊ．　Ｃｌｉｍａｔｏｌ．，　１９８７，　７：１３－３０８　Ｈｕｒｒｅｌｌ　Ｊ　Ｗ．　Ｄｅｃａｄａｌ　ｔｒｅｎｄｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｎｏｒｔｈ　Ａｔｌａｎｔｉｃ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ：　ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｐｒｅｃ

１９９５，　２６９：６７６－６７９９　Ｊｏｎｅｓ　Ｐ　Ｄ，　Ｊｏｎｓｓｏｎ　Ｔ，　Ｗｈｅｅｌｅｒ　Ｄ．　Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　Ｎｏｒｔｈ　Ａｔｌａｎｔｉｃ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｅａｒｌｙ　ｉｎｓｔｒｕｍｅ

ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ　ｆｒｏｍ　Ｇｉｂｒａｌｔａｒ　ａｎｄ　ｓｏｕｔｈ－ｗｅｓｔ　Ｉｃｅｌａｎｄ．　Ｉｎｔ．　Ｊ．　Ｃｌｉｍａｔｏｌ．，　１９９７，　１７：１４３３－１４５０１０　Ｂａｒｎｓｔｏｎ　Ａ　Ｇ，　Ｌｉｖｅｚｅｙ　Ｒ　Ｅ．　Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，　ｓｅａｓｏｎａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｃｉｒｃｕｌａ

ｐａｔｔｅｒｎｓ．　Ｍｏｎ．　Ｗｅａ．　Ｒｅｖ．，　１９８７，　１０５：１０８３－１１２６１１　Ｂａｅｌｏｗ　Ｌ　Ｋ，　Ｗｈｉｔｅ　Ｊ　Ｗ　Ｃ，　Ｂａｒｒｙ　Ｒ　Ｇ，　Ｒｏｇｅｒｓ　Ｊ　Ｃ，　Ｇｒｏｏｔｅｓ　Ｐ　Ｍ．　Ｔｈｅ　Ｎｏｒｔｈ　Ａｔｌａｎｔｉｃ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ　ｓｉｇｎａｔｕｒｅ　ｉｎ

Ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ　ａｎｄ　Ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ　ｅｘｃｅｓｓ　ｓｉｇｎａｌｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｇｒｅｅｎｌａｎｄ　Ｉｃｅ　Ｓｈｅｅｔ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　２　ｉｃｅ　ｃｏｒｅ．　Ｇｅｏｐｈｙ．　Ｒｅｓ．　Ｌｅｔｔ．，１９９３，　２０：２９０１－２９０４１２　Ｄｅｓｅｒ，Ｂ　ｌａｃｋｍｏｎ．　Ｓｕｒｆａｃｅ　ｃｌｉｍａｔｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈ　Ａｔｌａｎｔｉｃ　ｏｃｅａｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｗｉｎｔｅｒ：　１９００－１９８９．　Ｊ　Ｃｌｉｍａｔｅ，

1993, 6,1743-1753

13 Delworth T L, Manabe S,Stouffer R J. Interdecadal variations of the thermohaline circulation in a coupled

ocean-atmosphere model. J. Climate, 1993,61993-2011

14 Osborn T J, Briffa K R, Jones P D, Tett S F B. Relationships between European climate and the North Atlantic

Oscillation: observations, models and paleodata. 1998, CRU / UEA GR9/02522, 1-815 Wallace J M, Hsu H-H. Another look at index cycle. Tellus,1985, 37A:478-486

16 Lorenz E N. Seasonal and irregular variations of the northern hemisphere sea-level pressure profile. J. Meteor.,

1951,8:52-59

North Atlantic Oscillation Index and Its Interdecadal Variability

Gong Daoyi and Wang Shaowu

(Department of Geophysics, Peking University, 100871 Beijing)

Abstract

In this paper the different definitions of North Atlantic Oscillation indices are compared.Because the locations and intensity of the centers of atmospheric action change significantly inseasons. So it must be defined differently in summer and winter. The summer index of North

Atlantic Oscillation is defined as P*(45°

N10°~30°W), and winter index as P(35°

10°~30°W)

2000, 第2期]