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中国气温的非线性特征及气温异常与热带太平洋海温异常的关系

徐同  
【摘要】: 本文采用国家气候中心提供的160站月平均气温资料和Hadley气候预测和研究中心编辑的全球海洋—海冰及海面温度数据集,运用非线性主成分分析法(NLPCA)分析了中国近53年四季气温异常的非线性特征及其非线性强弱的年代际变化特征。并用线性典型相关方法(CCA)分析了中国四季气温异常对热带中东太平洋海温异常的空间响应型。同时用非线性典型相关分析法提取出中国冬季气温异常对热带中东太平样海温异常的响应型并与CCA提取的模态进行了比较。结果表明: 1.非线性主成分分析第一模态结果显示中国四季气温异常具有一定的非线性特征,并且具有显著的季节性差异,即春、夏两季的非线性较强,秋、冬两季较弱。1维NLPCA对原始温度距平场的近似比1维PCA更好的反映了气温场的实际分布情况。 2.根据气温年代际变化的冷暖时间段将原资料集分为两个资料集分别做非线性主成分分析,发现所得结果与整个资料集的结果较为一致,即:春季的非线性最强,冬季最弱。从年代际变化的角度看,四季中,春、秋、冬三季的变化不明显,夏季气温的变化最为显著,表现为在1980—2003最近二十多年中有明显的增强。 3.从CCA分解出的第一模态看,我国四季气温异常对热带中东太平洋海温异常的响应具有较好的线性特征,即当热带中东太平洋海温分别处于正异常和负异常时,中国气温的空间响应型具有相反的特性。其中,春、秋、冬三季当热带中东太平洋海温异常偏高时,我国大部分地区气温偏高的可能性较大,热带中东太平洋海温异常偏低时,我国大部分地区气温易出现异常偏低。夏季则相反,当热带中东太平洋海温异常偏高时,我国大部分地区气温异常偏低的可能性较大,反之则易偏高。 4.热带太平洋SSTA和中国冬季气温SATA场的NLCCA第一模态结果表明,中国冬季气温异常对热带中东太平洋海温异常的响应并不是简单的完全线性响应,气温异常对海温异常的响应具有一定的非线性特征,其中线性响应部份和非线性响应部份分别解释了由神经网络投影得到的气温距平场总方差的84.6%和15.4%,即响应以线性为主,非线性响应大约为线性响应的1/5,占总响应的1/6。 5.冬季热带中东太平洋海温异常偏高时,我国大部分地区气温异常偏高的可能原因是,热带中东太平洋海温异常偏高时,东亚冬季风往往较常年偏弱,不利于冷空气从北往南输送,从而使得冬季我国大部分地区气温异常偏暖。


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