北太平洋風場變化對東亞陸架海SST的影響＊

劉喜惠，林霄沛，王麗雙，周舒嵐

（中國海洋大學海洋環(huán)境學院，山東青島266100）

北太平洋風場變化對東亞陸架海SST的影響＊

劉喜惠，林霄沛＊＊，王麗雙，周舒嵐

（中國海洋大學海洋環(huán)境學院，山東青島266100）

太平洋內部的氣候變化與東亞陸架海海洋環(huán)境變化密切相關。本文利用OAflux資料、NCEP再分析資料，分析北太平洋內部風場的時空變化特征，將其距平場序列與東亞陸架海SSTA序列進行相關性分析，找出對東亞陸架海SST影響顯著的風場關鍵區(qū)。結果表明：東亞陸架海SST距平序列與PDO指數(shù)同期相關系數(shù)接近于0，說明北太平洋內部異常信號只能通過斜壓Rossby波調整影響東亞陸架海SST，不存在正壓調整過程；北太平洋風場“關鍵區(qū)A、B”對東亞陸架海SST的變化影響最顯著，且1958—2010年，2個風場“關鍵區(qū)”風速異常增強，分別被風應力旋度偶極子、異常負風應力旋度場控制，異常信號從中東太平洋傳遞到東亞陸架海，導致該海區(qū)SST明顯升高，尤其是黑潮海域；“關鍵區(qū)A、B”風場異常信號分別超前東亞陸架海SST變化4a（7a）、4a時呈顯著正相關，該時間基本與斜壓Rossby波從大洋中東部傳遞到西部或副熱帶環(huán)流對風場變化通過斜壓Rossby波進行調整所需的時間一致。

北太平洋；東亞陸架海；SST；風應力；Rossby波

物理海洋學研究在最近的十年當中已經發(fā)生了根本的轉變，研究的焦點越來越多地集中到海洋在全球氣候系統(tǒng)中的作用上。以往海洋對氣候變化響應的研究主要集中在大洋區(qū)，而人類活動影響海洋的研究主要集中在沿岸海區(qū)。事實上陸架邊緣海與大洋的相互作用是連接深海與近岸海域的關鍵過程，它將人文活動的影響向大洋傳遞，大洋變化的信號也由此影響近海系統(tǒng)。因此突破傳統(tǒng)的研究視角，著力搞清楚大洋與陸架邊緣海相互作用過程及解釋邊緣海所發(fā)生的種種復雜海洋現(xiàn)象已經引起海洋學界的高度關注。

近年來一些研究發(fā)現(xiàn)，東亞陸架海內的許多海洋物理環(huán)境變化，比如溫度、鹽度、海面高度、熱含量和海氣熱通量等與太平洋的氣候變化密切相關，并存在一定時間的滯后，徐啟春等［1］發(fā)現(xiàn)北太平洋風應力第一模態(tài)時間系數(shù)與滯后0～2a的黑潮大彎曲表征量之間具有顯著的關系，即當北太平洋東北部的反氣旋環(huán)流和北赤道信風槽型輻聚帶增強時，在風應力的驅動下，有利于加利福尼亞海流和北赤道洋流增強，從而使得赤道附近海水質量向西輸送，并通過西邊界強化作用，使東海黑潮流量及流速加大。當東海黑潮流量達到峰值時，黑潮在日本以南易發(fā)生大彎曲。Miller等［2］和Deser等［3］表明20世紀80年代黑潮延伸體的增強比海盆尺度表面風強迫的增強要滯后4～5a，這4～5a的滯后對應于海洋第一斜壓模態(tài)的Rossby波從北太平洋東部被激發(fā)出之后傳播到日本以南所需的時間；BO Qiu［4］依據對TOPEX／Poseidon SSH（Sea Surface Height）資料的分析發(fā)現(xiàn)：1993—1996年黑潮延伸體海域SSH有逐漸降低的趨勢，1997年以后這一趨勢逆轉；用線性渦度動力學所做的模擬，證明對黑潮延伸體這一緯向流的低頻調制是由東太平洋風應力旋度異常導致的，他指出風應力旋度異常在東北太平洋產生SSH異常，SSH異常信號以斜壓Rossby波的形式向西傳播，在黑潮延伸體南北兩側斜壓Rossby波的傳播速度不同，4～5a后導致黑潮延伸體兩側出現(xiàn)相反的SSH異常；黑潮延伸體在1993—1996年（1997—2001年）的減弱（增強）是由黑潮延伸體南側的西傳負（正）異常SSH和黑潮延伸體北側的西傳正（負）異常SSH引起的；Takughi等［5］發(fā)現(xiàn)黑潮及延伸體的變化大約滯后太平洋中部風應力變化4a左右；劉娜等［6］發(fā)現(xiàn)東中國海潛熱通量發(fā)生躍遷的時間比阿留申低壓區(qū)風場躍遷的時間延遲了4a左右，風場超前4a時二者的相關系數(shù)最大，該時間可能是與副熱帶環(huán)流對風場變化通過斜壓Rossby波進行調整所需的時間一致。

相反，也有研究表明，東亞陸架海海面高度等物理要素與北太平洋年代際振蕩PDO（Pacific Decadal Oscillation）是同期相關，如Gordon and Giulivi’s［7］認為與黑潮地轉輸運有關的JPE（Japan／East Sea）SSH在PDO冷位相時減弱，暖位相時增強（Kawabe等［8］表明JPE SSH變化與黑潮地轉輸運變化反位相）；Han and Huang［9］認為渤海、黃海和東海的海面高度、溫度、鹽度變化與PDO呈負相關，這說明此時正壓Rossby波比斜壓Rossby波更為重要。Magdalena Andres等［10］結合前人成果與不足，發(fā)現(xiàn)東海黑潮對北太平洋海盆尺度的風應力強迫有正壓和斜壓2種調整方式，正壓調整能解釋東海黑潮△SSH 40%的變化。這些結果都暗示北太平洋內部氣候變化信號的確可能通過海洋的內部過程影響到東亞陸架海，而正壓變化的特征是垂向流速均一，SSH的變化不會伴隨溫躍層深度的變化，溫躍層深度不改變，SST（Sea surface temperature）是否有相應的變化，目前還沒有人證實，另外由于長時間觀測資料的缺乏，現(xiàn)在還無法完全確定通過海洋過程傳播的太平洋內部氣候變異信號到底對東亞陸架海SST能產生多大的影響。

另外，雖然自1960年代以來，我國和國外學者對黑潮延伸區(qū)和中國近海海面高度、溫度、鹽度、江河徑流與北太平洋年代際振蕩PDO之間的關系作了大量的工作［2－3，9］，并針對北太平洋風應力與黑潮大彎曲的關系進行了不少研究［1，11］，但是很少學者探討并確定北太平洋內部風場的變化對東亞陸架海各物理要素影響顯著的關鍵區(qū)，僅有張啟龍等［12］認為南海南部和黑潮流域上空的經向風異常對東海黑潮熱輸送變異存在著非常重要的影響，梅世龍等［13］研究了黑潮區(qū)域SSTA（sea surface temperature anomaly）與太平洋風場的關系，表明從SSTA滯后風場3月起，與其關系密切的經向風關鍵區(qū)位于赤道西太平洋，緯向風關鍵區(qū)位于赤道中太平洋，兩者對SSTA的影響均可持續(xù)6月左右。

基于上述原因，本文利用NCEP再分析風場數(shù)據，OAFlux海表溫度、和風速數(shù)據，分析北太平洋內部風場的時空變化特征，將其與對東亞陸架海SSTA進行相關性分析，找出對東亞陸架海SST影響顯著的風場關鍵區(qū)，并分析了東亞陸架海SST的年際變化特征，及其與各“關鍵區(qū)”風速變化、PDO指數(shù)的相關關系。

1 資料與方法

本文使用的資料是美國國家環(huán)境預報中心NCEP10m高度風場數(shù)據，時間從1958年1月～2010年7月共53a，時間間隔為1個月，空間分辨率是2（°）×2（°），空間范圍是20°N～60°N、120°E～110°W。OAF1ux距海表面高度為10m的平均風速和海表溫度數(shù)據，時間從1958年1月～2010年7月共53a，時間間隔為1個月，空間分辨率約為2（°）×2（°），空間范圍是20°N～60°N、115°E～110°W。

文中利用NCEP10m高度處風場數(shù)據得到風應力，計算公式如下：

其中，ρa為空氣密度，取為1.2Kg／m－3，CD為風拖曳系數(shù)，對于風速小于25m／s的采用Large和Pond［14］的公式確定，即：

文中采用自然正交函數(shù)EOF（empirical orthogonal function）分解方法分析北太平洋風場的時空變化特征，同時還用到連續(xù)功率譜分析、最小二乘線性擬合和相關性統(tǒng)計分析等方法。另外，為了研究北太平洋風場、東亞陸架海SST等各物理要素的年際變化，對月平均資料進行了13個月高斯低通濾波，或者經濾波處理得到逐年數(shù)據。文中東亞陸架海研究范圍是23.5°N～41.5°N、117.5°E～143.5°E，并將北太平洋風場對東亞陸架海SST影響顯著的2個“關鍵區(qū)”分別記為A、B，如圖1。

圖1 東亞陸架海、風場“關鍵區(qū)A、B”研究范圍Fig.1 Map of East Asia marginal sea，wind key region A and B

2 北太平洋內部風場的變化

為了更清楚的揭示北太平洋內部風場的變化，利用1958年1月～2010年7月OAflux風速月資料，經13個月滑動平均濾波處理，進行經驗正交函數(shù)（EOF）分析，由于風場變化復雜，其中前10個模態(tài)的累積方差貢獻率達75.14%（見表1），其后各模態(tài)的方差貢獻較小，都屬于比較次要的模態(tài)。其中第一、二模態(tài)方差貢獻分別是22.42%和14.64%，這2個模態(tài)的特征向量及時間系數(shù)可大致反映北太平洋海域風速的分布及變化的主要特征，在這里主要分析風速第一模態(tài)的時空變化特征。

表1 EOF1～10模態(tài)方差貢獻率和累計方差貢獻率（%）Table 1 Variation rate（%）and accumulated variation rate of mode 1～10

圖2 OAflux 1958—2010年北太平洋風速EOF第一模態(tài)空間分布（a），其標準化時間系數(shù)（b）及1958—2010年PDO指數(shù)距平時間序列（c）（經13月滑動平均）Fig.2 First EOF mode of the OAflux wind speed during 1958—2010over the North Pacific Ocean：the spatial（a），its standard weighting function（b）and times series of PDO index anomalies（c）during 1958－2010（all the data have been filtered with a 13month running mean）

PDO指數(shù)為正時，伴隨著很強的阿留申低壓和西風異常［3，15－16］，尤其是1977—1988年；而在1968—1976年PDO指數(shù)為負，阿留申低壓減弱。圖2是北太平洋OAflux風速第一模態(tài)的空間分布和標準化時間系數(shù)，因為OAflux數(shù)據沒有風向資料，為確定1958—2010北太平洋矢量風場的變化，利用NCEP矢量風場數(shù)據（時間長度與OAflux一致），得到北太平洋10m高度處平均風場、及其線性變化（見圖3a），平均風應力旋度場及其線性變化（見圖3b）。從圖2a中可以看出，北太平洋風速第一模態(tài)空間分布上主要表現(xiàn)為大約以40°N為中心［4，15，17］，從東太平洋延伸至西太平洋的正距平，另外20°N～27°N、130°E～150°E和加利福尼亞附近海區(qū)也為正距平，北太平洋20°N～30°N、150°W～130°W為負距平，該模態(tài)的變化與阿留申低壓的強弱和位置有關［3，18－19］，其中Deser等［3］對北太平洋風應力旋度逐年數(shù)據做EOF分析，得出第一模態(tài)方差貢獻48%，并將其時間系數(shù)與阿留申低壓區(qū)冬季SLP做相關性分析，相關系數(shù)是0.92。當時間系數(shù)為正時，以40°N為中心的阿留申低壓區(qū)風速增大（見圖2a），西風異常增強（見圖3a，b），阿留申低壓區(qū)為一強大的氣旋性系統(tǒng)控制［17］，北太平洋中緯度為一異常增強反氣旋系統(tǒng)控制，根據Sverdrup［20］理論，可知北太平洋內部為一增強的南向流動，導致其SST降低，PDO指數(shù)為正。由圖2（a）、（b）可看出北太平洋風速第一模態(tài)時間系數(shù)PC1與PDO指數(shù)吻合較好，且二者同期相關系數(shù)為0.616 5，超過95%置信水平。

為了進一步分析北太平洋風場的變化特征，對其第一模態(tài)時間系數(shù)做了連續(xù)功率譜分析，結果表明，北太平洋風速具有25.7、5.1和3.2a的變化周期（≥5%信度，圖略）。齊慶華等［21］對源區(qū)黑潮熱輸送距平序列做FFT（fast fourier transform）分析，表明除年內變化外，熱輸送異常序列還存在年際（2～7a）、年代際（10～20a）和更長時間尺度（主要為30a）的變化，翁學傳等［22］對東海黑潮冬季熱輸送做最大熵譜分析，顯示其具有23.4，3.5和2.6a這3個顯著（≥5%信度）周期，與北太平洋風速第一模態(tài)時間系數(shù)的變化周期基本一致。

3 北太平洋風場異常與東亞陸架海SSTA相關顯著區(qū)域的確定

3.1 相關顯著區(qū)域的確定

Magdalena Andres等［10］發(fā)現(xiàn)黑潮海區(qū)SSHA與PDO指數(shù)同期相關系數(shù)為0.63（通過99%信度檢驗），前者滯后后者7a時，相關系數(shù)為－0.43（通過90%信度檢驗），2種結果分別可以由Rossby波正壓調整和斜壓調整給予解釋。正壓模態(tài)Rossby波，它的水平速度與深度無關，傳播得很快，一般在1個星期～1個月內就能穿越大洋海盆；而斜壓Rossby波最主要的模態(tài)是第一階斜壓模，在北太平洋10°N～50°N的范圍內，第一階斜壓Rossby波的變形半徑從80～20km，相速度變化的范圍為20～1cm／s，穿越北太平洋海盆需要2～20a不等的時間［23］。為探求東亞陸架海SSTA是否與北太平洋異常信號有顯著的同期相關關系，本文對東亞陸架海SST距平序列與PDO指數(shù)做相關性分析（見圖3a），二者同期相關系數(shù)接近于0，表明東亞陸架海SSTA與PDO指數(shù)之間不存在同期相關性，說明北太平洋內部異常信號只能通過Rossby波斜壓調整影響東亞陸架海。

圖3 東亞陸架海年平均SST距平與PDO指數(shù)（a）、“關鍵區(qū)A”（b）風速距平和“關鍵區(qū)B”（c）風速距平相關系數(shù)Fig.3 Correlation of yearly－mean SST anomaly in East Asia marginal sea with PDO index（a），key region A wind speed anomaly（b）and key region B wind speed anomaly（c）

為尋求北太平洋風場異常信號對東亞陸架海SSTA影響顯著的“關鍵區(qū)”，計算東亞陸架海逐年SST距平序列與北太平洋風速距平場序列的滯后相關系數(shù)（見圖4（陰影區(qū)域信度超過99%））?？梢钥闯?，北太平洋內部風場異常信號對東亞陸架海SST變化影響顯著的海區(qū)主要是2個，1個是在阿留申低壓區(qū)附近，具體時間演變關系表現(xiàn)為，當東亞陸架海逐年SST變化滯后北太平洋風場異常信號8a時，基本沒有相關性顯著的海區(qū)，滯后年數(shù)為7a時，正高值區(qū)在以170°W為中心的阿留申低壓區(qū)，滯后年數(shù)為6a時，正高值區(qū)西移至以160°E為中心的海區(qū)，滯后5a時，正高值區(qū)有繼續(xù)西移趨勢，而當滯后年數(shù)為4a時，阿留申低壓區(qū)的正高值區(qū)變強，西移范圍也變大，滯后3a時該正相關區(qū)進一步向西移動，且范圍增大增強，滯后2a、1a時該正高值區(qū)逐漸減小。由以上東亞陸架海SSTA與北太平洋風速距平相關系數(shù)場的演變可以發(fā)現(xiàn)，正相關區(qū)域首先在阿留申低壓區(qū)產生，逐漸向西移動，并有加強趨勢，由相關性統(tǒng)計分析結果發(fā)現(xiàn)阿留申低壓區(qū)風場異常信號超前東亞陸架海SST變化4a或7a時，相關性都很顯著，下面將從物理角度給予解釋并進一步確定該海區(qū)風場異常信號超前東亞陸架海SST變化的時間。另外1個對東亞陸架海SST變化影響顯著的海區(qū)是在加利福尼亞附近，具體演變關系是，當滯后年數(shù)是4a時，該海區(qū)正相關性最強，滯后年數(shù)為3a時，此正高值區(qū)消失，滯后年數(shù)為2a、1a時，該相關區(qū)又出現(xiàn)，不過相關性減弱?？傊?，從圖4中可以看出東亞陸架海SSTA與阿留申低壓區(qū)、加利福尼亞風速異常信號相關性最顯著，故將阿留申低壓區(qū)（約40°N～50°N）、加利福尼亞海區(qū)分別記為風場”關鍵區(qū)A、B”（見圖1）。

圖4 東亞陸架海年平均SST距平滯后北太平洋風速距平1～8a相關系數(shù)分布Fig.4 Correlations distribution of yearly－mean SST anomaly in East Asia marginal sea with wind speed anomaly in North Pacific at each location with 1～8year lag

3.2 分析討論

圖5a是NCEP北太平洋10m高度處平均風場和平均風應力旋度場，可看出北太平洋風場呈現(xiàn)中緯度盛行東北信風，較高緯度盛行西、西南風，風應力旋度0等值線呈東北－西南走向，跨越整個北太平洋（Deser等［3］），在夏威夷群島附近風應力旋度為正值。圖3b是1958—2010年北太平洋風場和其應力旋度場線性變化，發(fā)現(xiàn)風應力旋度0等值線向北向南移動，向北移動遠至50°N，向南移動遠至20°N。北太平洋被一強風應力旋度偶極子控制，阿留申低壓區(qū)北部（約45°N～60°N）被異常正風應力旋度控制，而北太平洋中部海區(qū)（25°N～45°N，150°E～150°W和22°N～50°N、130°E～160°E）、加利福尼亞海區(qū)都被異常負風應力旋度控制，Deser等［3］指出緯向延伸的風應力旋度偶極子對Sverdrup輸運有重要的作用，并發(fā)現(xiàn)這種偶極子分布導致北太平洋地轉輸運（Sverdrup輸運減去Ekman輸運），在被異常增強的負風應力旋度控制的北太平洋中緯度海區(qū)增加。所以根據此研究成果，表明阿留申低壓區(qū)南北風應力旋度偶極子分布、北太平洋中部海區(qū)、加利福尼亞海區(qū)負風應力旋度異常都將導致北太平洋中緯度海區(qū)地轉輸運增加，源區(qū)黑潮（菲律賓的呂宋島以東至中國臺灣島以東之間海域）海水體積輸運增加，在年際尺度上，相對于水溫來說黑潮體積輸運對平流熱輸送的貢獻是第一位的［22］，則源區(qū)黑潮熱輸送增加，又在年際尺度上，源區(qū)黑潮熱輸送異常與黑潮源區(qū)的SST異常變化呈顯著的正相關關系［12］，進而黑潮源區(qū)SST會增加，黑潮流經東海，且其分支（臺灣暖流、黃海暖流及其余脈）進入中國陸架海域，將大量的熱能從低緯度輸送至東亞陸架海，進而導致該海區(qū)SST升高（見圖6），圖6b是東亞陸架海SSTA距平序列，對其進行最小二乘線性擬合，擬合方程是y＝0.011 53x－0.311 53，可見從1958—2010年該海區(qū)SST平均每年升高0.011 53℃，圖5a是東亞陸架海SST的線性變化，可見從1958—2010年黑潮流域SST升高趨勢最顯著，約升高0.9～2.1℃，臺灣以東和琉球群島主軸升溫高達2.1℃，而渤海、黃海SST增幅較小，黃海北部甚至出現(xiàn)SST降低，總體上東亞陸架海SST從1958—2010年呈增溫趨勢。

圖5 （a）1958—2010年北太平洋平均風場（單位：m·s－1）和風應力旋度平均場（單位：10－8 N·m－3）（b）1958—2010年北太平洋風場（單位：m·s－1）和應力旋度（單位：10－8 N·m－3）線性變化Fig.5 （a）Mean wind（unit：m·s－1）and its stress curl（unit：10－8 N·m－3）over North Pacific during 1958—2010；（b）Linear anomaly of wind（unit：m·s－1）and its stress curl（unit：10－8 N·m－3）over North Pacific during 1958—2010

4 東亞陸架海SSTA與“關鍵區(qū)A、B”風場變化的滯后相關性

前人很多研究成果已經發(fā)現(xiàn)東亞陸架海諸多物理要素與北太平洋內部異常信號存在顯著的滯后相關關系，如劉娜等［5］發(fā)現(xiàn)東中國海潛熱通量發(fā)生躍遷的時間比阿留申低壓區(qū)風場躍遷的時間延遲了4a左右，風場超前4a時二者的相關系數(shù)最大，該時間可能是與副熱帶環(huán)流對風場變化通過斜壓Rossby波進行調整所需的時間一致。為確定“關鍵區(qū)A、B”風場異常信號超前東亞陸架海SST變化的時間，分別計算東亞陸架海SST距平序列與“關鍵區(qū)A、B”風速距平時間序列的相關系數(shù)（見圖3b、c）。可以看出“關鍵區(qū)A”風速異常信號超前東亞陸架海SST變化4a時，相關性最好，相關系數(shù)是0.491 3（圖6中虛線是99.9%置信限），由此時間長度求得第一模態(tài)斜壓Rossby波緯向傳播速度為0.026m／s，比Bo Qiu［4］結果稍大，此時應是第一斜壓Rossby波沿緯向傳播將“關鍵區(qū)A”風場異常信號傳遞到東亞陸架海［2－4］；同樣，“關鍵區(qū)B”風速異常信號超前東亞陸架海SST變化4a時，相關性最顯著，相關系數(shù)是0.517 2，由此時間長度求得第一斜壓Rossby波緯向傳播速度為0.064m／s，與Bo Qiu［4］計算結果基本一致。另外，圖6b顯示當滯后年數(shù)為7a時，“關鍵區(qū)A”風場變化與東亞陸架海SSTA同樣存在顯著的相關性，相關系數(shù)是0.458 8，相對于滯后年數(shù)為4a來說，是次要的，但是仍是比較顯著的信號，與Magdalena Andres等［10］黑潮海區(qū)SSH變化滯后PDO 7a的時間一致，此時應該是當“關鍵區(qū)A”風速異常時，異常風應力驅動的加利福尼亞海流和北赤道洋流，將異常信號傳遞到東亞陸架海，即副熱帶環(huán)流對風場變化通過斜壓Rossby波進行調整。另外，如果將“關鍵區(qū)A”與“關鍵區(qū)B”風速距平相加，再將其與東亞陸架海SSTA序列做相關性分析，發(fā)現(xiàn)滯后年數(shù)為4a時相關系數(shù)為0.585 4，滯后年數(shù)為7a時相關系數(shù)為0.487 9，比分開考慮2個“關鍵區(qū)”時的相關系數(shù)值大，說明對東亞陸架海SST變化的影響是“關鍵區(qū)A、B”的綜合作用。

圖6 1958—2010年東亞陸架海SST線性變化（a）和其SST距平時間序列（b）（單位：℃）Fig.6 Linear SST anomaly（a）and the times series of SST anomaly（b）in East Asia marginal sea during 1958—2010（units：℃）

為對“關鍵區(qū)A、B”風速異常信號超前東亞陸架海SSTA的顯著相關性，進一步做出解釋，計算“關鍵區(qū)A、B”風速距平時間序列分別超前東亞陸架海年平均SST距平序列場序列4a時的相關系數(shù)（見圖7）。圖7a、b 2個相關系數(shù)場中黑潮海區(qū)都呈現(xiàn)顯著的相關性，沿岸海區(qū)和靠近大洋海區(qū)相關系數(shù)也是正值，表明“關鍵區(qū)A、B”風速異常信號通過第一斜壓Rossby波進行調整，經過4a時間，異常增強（減弱）信號將導致東亞陸架海SST升高（降低）。

圖7 “關鍵區(qū)A”（a）、“關鍵區(qū)B”（b）年平均風速變化分別超前東亞陸架海年平均SST距平4a時相關系數(shù)分布Fig.7 Correlations distribution of variations of the yearly mean wind speed in Key region A（a）and B（b）with yearly－mean SST anomaly in East Asia marginal sea with a four year lead separately

5 結語

本文利用NCEP再分析風場數(shù)據，OAFlux海表溫度、和風速數(shù)據，分析北太平洋內部風場的時空變化特征，并將其與對東亞陸架海SSTA進行相關性分析，找出對東亞陸架海SST影響顯著的風場關鍵區(qū)，并分析了東亞陸架海SST的年際變化特征，及其與各“關鍵區(qū)”風速變化、PDO指數(shù)的相關關系，結論如下：

北太平洋風速第一模態(tài)時間系數(shù)PC1與PDO指數(shù)吻合較好，且二者同期相關系數(shù)為0.616 5，超過95%置信水平；對PC1做功率譜分析，結果表明北太平洋風速具有25.7a、5.1a和3.2a的變化周期。前人研究表明［7，9－10］，黑潮區(qū)流量、SSH與PDO同期相關顯著，此時黑潮海區(qū)對北太平洋海盆尺度的風應力強迫的響應是正壓調整過程，而正壓變化的特征是垂向流速均一，SSH的變化不會伴隨溫躍層深度的變化，本論文指出東亞陸架海SSTA與PDO之間不存在同期相關性，即在正壓調整過程中溫躍層深度不改變的情況下，SST也不會有變化，說明北太平洋內部異常信號只能通過Rossby波斜壓調整影響東亞陸架海SST，而不存在正壓調整過程。阿留申低壓區(qū)、加利福尼亞附近的北太平洋風場“關鍵區(qū)A、B”對東亞陸架海SST的變化影響最顯著，且1958—2010年2個風場“關鍵區(qū)”風速異常增強，分別被風應力旋度偶極子、異常負風應力旋度場控制，異常信號從中東太平洋傳遞到東亞陸架海，導致該海區(qū)SST明顯升高，尤其是黑潮海域?！瓣P鍵區(qū)A、B”風場異常信號分別超前東亞陸架海SST變化4a時呈顯著正相關，該時間基本與斜壓Rossby波從大洋中東部傳遞到西部所需時間一致，另外，“關鍵區(qū)A”風場變化超前SST變化7a時也為顯著正相關，該時間與副熱帶環(huán)流對風場變化通過斜壓Rossby波進行調整所需的時間基本相同。

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Pacific Wind Change and Its Influence on SST in East Asia Marginal Sea

LIU Xi－Hui，LIN Xiao－Pei，WANG Li－Shuang，ZHOU Shu－Lan
（College of Physical and Environmental Oceanography，Ocean University of China，Qingdao 266100，China）

Pacific internal climate change is closely related to changes of the marine environment in East Asia marginal sea.OAflux and NCEpreanalysis data were used to study the wind spatial and temporal variation within the North Pacific.Correlation analyses between the wind speed anomalies in North Pacific and the times series of SST anomaly in East Asia marginal sea were made to find out the wind key region influencing on East Asia marginal sea signally.The results showed that，correlation coefficient between the SSTA in East Asia marginal sea and the PDO index with a zero－lag is close to 0，which showed that abnormal signals within North Pacific affected SST in East Asia marginal sea only by baroclinic Rossby waves adjustments，not the barotropic change.The wind key region A and B over North Pacific influenced on East Asia marginal sea signally，and during 1958—2010，wind speed in the two key regions increased abnormally，meanwhile，they were controlled by the curl dipole，abnormal negative wind stress curl separately，so the abnormal signals propagated from the Middle and East Pacific to East Asia marginal sea，causing SST increased significantly，especially in the Kuroshio.Wind variations over the key region A，B leaded SST changes in East Asia marginal sea by 4a（7a），4aseparately，which were in consistent with the time needed of Rossby waves propagating from the middle，east ocean to the west or subtropical circulation adjustment by Rossby waves.

the North Pacific；East Asia marginal sea；SST；wind stress curl；rossby waves

P732.6

A

1672－5174（2012）1－2－023－09

國家自然科學基金項目（40930844，40976004）；引智計劃項目（B07036）；國家重點基礎發(fā)展規(guī)劃項目計劃（2007CB411804）資助

2010－12－20；

2011－01－25

劉喜惠（1986－），女，碩士生。

＊＊通訊作者：E－mail：linxiaop＠ouc.edu.cn

責任編輯 龐 旻