南海海面高度異常與厄爾尼諾和大氣環(huán)流的關(guān)系

沈春，杜凌，左軍成，李磊，李培良

（1.解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院，南京，211101；2.河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院，南京，210098；3.中國(guó)海洋大學(xué),海洋環(huán)境學(xué)院，青島, 266003）

1 引言

ENSO(El Ni?o/Southern Oscillation)已被認(rèn)為是海洋和大氣年際變化的最強(qiáng)信號(hào)，它的發(fā)生發(fā)展會(huì)帶來全球性的海洋、氣候異常并造成嚴(yán)重災(zāi)害[1]。太平洋海溫場(chǎng)EOF的第一模態(tài)為ENSO模態(tài)，第二模態(tài)具有年代際時(shí)間尺度特征[2-3]。

關(guān)于南海海面高度的季節(jié)變化研究，劉克修等[4]指出：南海冬、夏季季風(fēng)強(qiáng)盛期海面高度距平位相相反，南海中部夏季為正距平，有兩個(gè)正距平中心，冬季為負(fù)距平，有兩個(gè)負(fù)距平中心；春、秋季是季風(fēng)過渡期，距平中心的數(shù)目減少為一個(gè)且位置發(fā)生偏移。劉秦玉等[5]對(duì)南海海面高度的變化原因進(jìn)行了初步分析后認(rèn)為，南海北部海面高度（SSH）的變化應(yīng)歸因于南海局地的動(dòng)力、熱力強(qiáng)迫和黑潮的影響，黑潮對(duì)南海北部SSH平均態(tài)的影響要大于對(duì)SSH異常場(chǎng)的影響；冬季南海北部深水區(qū)局地風(fēng)應(yīng)力與浮力通量對(duì)SSH的作用相反且量級(jí)相同。Liu等[6]指出風(fēng)的季節(jié)變化是南海SSH季節(jié)變化的主要原因。

目前關(guān)于中國(guó)近海海面高度與El Ni?o關(guān)系的研究較少。王正濤等[7]研究1987—1997年的4次El Ni?o期間月均赤道太平洋海面高度的變化特征，得出異常年份（發(fā)生El Ni?o的年份）春季較之正常年份為負(fù)值，秋冬季節(jié)則為正值。李坤平等[8]研究得出El Ni?o形成和發(fā)展期間溫度距平強(qiáng)度指數(shù)上升，東中國(guó)海海平面下降，出現(xiàn)負(fù)距平；黑潮變異和El Ni?o先后發(fā)生且同時(shí)存在時(shí)，我國(guó)渤黃東海海平面變化較為復(fù)雜。李立[9]根據(jù)我國(guó)東南沿岸9個(gè)驗(yàn)潮站的水位資料研究得出：El Ni?o年份我國(guó)東南沿岸月均水位的年變化幅度減小，El Ni?o造成的水位降低以臺(tái)灣海峽沿岸最強(qiáng)，向北減弱。于克俊[10]利用渤黃東海22個(gè)驗(yàn)潮站的水位資料分析得到El Ni?o期間月均海面的較前后兩年要低。以上都是對(duì)于東中國(guó)海海面高度與El Nino之間的關(guān)系，而南海的海面高度與El Nino之間的關(guān)系很少，本文主要研究南海的海面高度異常與El Ni?o期間Ni?o3區(qū)海溫以及南海海面風(fēng)場(chǎng)間的關(guān)系。

2 資料與方法

用于分析的數(shù)據(jù)是1993－2003年的海水溫度、海面高度和風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)；用于驗(yàn)證的驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)包括兩個(gè)時(shí)段：1993－1997年和1993－2003年。本文中的海表溫度（SST）數(shù)據(jù)取自NCEP提供的OISST（Optimum Interpolation Sea Surface Temperature）的周平均資料。OISST資料綜合考慮了站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)和冰蓋模型結(jié)果，其空間分辨率是1°×1°。1500 m深度內(nèi)的海水溫度數(shù)據(jù)取自Levitus多年月均資料WOA01（World Ocean Atlas 2001）的4—24層資料，空間分辨率是1°×1°。海面高度（SSH）數(shù)據(jù)取自美國(guó)Texas大學(xué)的空間研究中心(CSR)提供的網(wǎng)格化海面高度的月均資料，該資料包括TOPEX衛(wèi)星海面高度資料（來自MGDR—B）和Jason-1衛(wèi)星的海面高度資料（來自IGDRs），并做了介質(zhì)訂正、儀器訂正和地球物理訂正，空間分辨率是1°×1°。風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)是NCEP/NCAR提供的由每日0時(shí)、6時(shí)、12時(shí)和18時(shí)的瞬時(shí)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)平均得到月均值，空間分辨率是2.5°×2.5°。

圖1 南海海面高度的數(shù)據(jù)格點(diǎn)和驗(yàn)潮站位置

本文用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)（EOF）分解法[11]分析了SST、SSH和風(fēng)場(chǎng)資料，并對(duì)主要特征向量的時(shí)間系數(shù)和Ni?o3指數(shù)（Ni?o3區(qū)（5°S—5°N，210°—270°E）的海溫異常的平均值）做相關(guān)分析。

受太陽輻射引起的海水密度的季節(jié)變化和東亞季風(fēng)的影響，南海海面高度有很強(qiáng)的季節(jié)波動(dòng)，掩蓋了年際變化。為此本文使用了“海面高度異常（SSHA）”這一概念，即某月平均海面高度與當(dāng)月多年平均海面高度之差，來描述海面高度的非季節(jié)性變化[9]。文中的溫度異常（SSTA）以及風(fēng)異常（SSUA和SSVA）也是參照此方法計(jì)算的相應(yīng)值。

3 結(jié)果與分析

3.1 南海SSHA的EOF分析

El Ni?o發(fā)生時(shí)，赤道太平洋溫度變化和傳播有兩種情況：第一種是3月前南美沿岸海水開始增溫，然后自東向西傳播；第二種是8—9月份開始大幅度增溫，而且增溫首先出現(xiàn)在赤道中太平洋，然后向東傳播[12]。在本文研究的時(shí)間內(nèi)共發(fā)生了4次El Ni?o（1993、1994—1995、1997—1998和2002—2003年）[12]，其中1993年的El Ni?o屬于第一種，僅維持了半年。其他三次屬第二種情況，持續(xù)時(shí)間在一年左右，其中1997—1998年的El Ni?o是近50年來最強(qiáng)的一次。

南海SSHA的EOF分析的第一模態(tài)基本呈現(xiàn)ENSO模態(tài)，主要反映為年際變化。南海SSHA本征分函數(shù)的前5個(gè)模態(tài)的方差貢獻(xiàn)分別為44.7%、16.6%、7.6%，5.2%和4.2%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)達(dá)78.3%。SSHA的空間本征函數(shù)的第一模態(tài)（EOF1）（見圖2a）的主要特征為：整個(gè)南海SSHA的位相變化是一致的，南海海面高度異常由西南部向東部?jī)A斜。這種分布與El Ni?o鼎盛階段的南海SSHA分布（見圖3）較為相似，且時(shí)間本征函數(shù)的第一模態(tài)EOF1與Ni?o3指數(shù)（見圖2b）的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.53（置信度95%）。對(duì)第一模態(tài)時(shí)間本征函數(shù)EOF1進(jìn)行功率譜分析表明，南海SSHA存在5.5年的顯著周期，這正是El Ni?o典型的2—7年的準(zhǔn)周期。

圖2 .a.南海SSHA的EOF1的空間分布，b.南海SSHA的EOF1的時(shí)間系數(shù)和Ni?o3指數(shù)

3.2 El Ni?o期間南海SSHA的分布和變化

1993—2003年間共發(fā)生了4次El Ni?o。厄爾尼諾的嚴(yán)格定義要求Ni?o3區(qū)的海溫連續(xù)5個(gè)月超過0.5°，發(fā)生于1993年的El Ni?o的Ni?o3指數(shù)不滿足要求此要求，所以本文只對(duì)1994—1995年、1997—1998年和2002—2003年發(fā)生的3次El Ni?o進(jìn)行研究。在討論El Ni?o期間南海SSHA的分布特征之前，參照Philander[13]對(duì)El Ni?o劃分為不同階段的方法，本文將Ni?o3指數(shù)大于0.5的第一個(gè)月和最后一個(gè)月分別作為當(dāng)次El Ni?o的先兆階段和恢復(fù)階段，先兆階段和恢復(fù)階段之間的月份作為El Ni?o鼎盛階段，有些El Ni?o期間階段的過渡并不明顯，本文將著重討論El Ni?o期間以上3個(gè)階段的南海SSHA分布特征和變化規(guī)律（見圖3）。圖中的El Ni?o月份是指Ni?o3指數(shù)大于0.5的月份。3次El Ni?o期間，南海SSHA幾乎呈現(xiàn)一致的分布特征和變化規(guī)律。

3.2.1 先兆階段

圖3 El Ni?o月份南海SSHA的空間分布（小圖標(biāo)代表年、月，如9410為1994年10月）

先兆階段（見圖3（9410）（9705）（0206）），南海西南部為SSHA的高值區(qū)，不同El Ni?o期間高值區(qū)的強(qiáng)度不等，高值中心SSHA在1—5 cm不等，該正距平范圍可以延展到南海中央海盆南側(cè)12°N；南海北部的東沙群島附近也為正距平；而3次El Ni?o的最大值區(qū)均位于南海西南部的正距平區(qū)。中央海盆及其附近的中沙群島、西沙群島，幾乎均為負(fù)距平。1994—1995年的El Ni?o先兆階段整個(gè)南海的SSHA較1997年和2002年的兩次El Ni?o期間要低，這是因?yàn)樵?996—1997年和2001—2002年發(fā)生了 La Ni?a。La Ni?a期間南海 SSHA 為正距平，1997年和2002年El Ni?o的先兆階段正處于SSHA由正異常向負(fù)異常轉(zhuǎn)變的階段，而1994—1995年的El Ni?o則是直接由常年過渡到先兆階段。

（2）建立床邊教學(xué)實(shí)踐執(zhí)行團(tuán)隊(duì)。床邊教學(xué)內(nèi)容應(yīng)優(yōu)先分析臨床典型案例，臨床工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)理論知識(shí)的掌握，特別是橫向聯(lián)系的知識(shí)，拓展學(xué)生臨床思維，培養(yǎng)學(xué)生臨床分析能力。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)注重激發(fā)學(xué)生積極思維，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提問、主動(dòng)探索，提高教學(xué)效果。教學(xué)應(yīng)由主治醫(yī)師以上的教師承擔(dān)，根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容的要求確定實(shí)踐項(xiàng)目，制訂教學(xué)計(jì)劃。

3.2.2 鼎盛階段

鼎盛階段經(jīng)歷的時(shí)間長(zhǎng)度和El Ni?o的強(qiáng)弱有關(guān)。依照本文的El Ni?o不同階段的劃分方法，1994—1995年 El Ni?o鼎盛階段經(jīng)歷了3個(gè)月；1997—1998年El Ni?o鼎盛階段經(jīng)歷了11個(gè)月；2002—2003是一次雙峰結(jié)構(gòu)的事件[13]，有兩個(gè)月Ni?o3指數(shù)小于0.5（見圖3（0207）（0208）），它的鼎盛階段經(jīng)歷了5個(gè)月。南海中部海區(qū)SSHA是先降低后升高并恢復(fù)到常年?duì)顟B(tài)，北部和南部的變化則更為復(fù)雜。整個(gè)鼎盛階段南海SSHA的分布狀態(tài)的變化如下：

鼎盛階段初期。北部灣SSHA呈正值（見圖3（9411）（9708）（0209）），呂宋島以西的南海中部海區(qū)SSHA是負(fù)值，西南海區(qū)部分海域SSHA比中部海區(qū)要大。南海海水主要是通過南海東部的民都洛海峽、利納帕坎海峽和巴拉巴克海峽與赤道西太平洋的海水相互交換的，El Ni?o期間，表層暖水的流失以及水溫變低引起的比容海面（由海水比容變化引起的海平面變化）的下降使得南海中部區(qū)域的海面較往年大幅下降，這是該時(shí)期南海中部的SSHA呈現(xiàn)低值區(qū)的主要原因。

鼎盛階段中期。在初期南海中部表層暖水的流失使得中部和北部以及中部和南部都形成負(fù)的海面梯度，這利于形成梯度流使北部和南部的海水向中部輸送使南海中部的SSHA增大，北部的SSHA減小（見圖3（9412）（9711）（0210））；而南海南部通過卡里馬塔海峽和印度洋相連，因此該海區(qū)SSHA的變化還跟卡里馬塔海峽口海水交換有關(guān)，南海南部海區(qū)的SSHA沒有減小是因?yàn)橛杏《妊蟮暮Ｋa(bǔ)充進(jìn)來。雖然該時(shí)期南海中部SSHA增大，但中東部海域仍然為明顯的負(fù)SSHA，蘇祿海的SSHA比南海東部更小。南海和蘇祿海之間形成正的SSHA的梯度，對(duì)于強(qiáng)度較大的1997—1998年和2002—2003年El Ni?o這一梯度維持了數(shù)月，這有利于南海東部海水通過民都洛海峽、利納帕坎海峽和巴拉巴克海峽向蘇祿海輸送進(jìn)而流向赤道西太平洋，從而形成了SSHA南高北低的分布狀態(tài)（見圖3（9801）（0212）），南部高值中心SSHA可達(dá)到8.5cm以上，中北部則為負(fù)值。這和李立[9]得出的中國(guó)東南沿岸El Ni?o期間臺(tái)灣海峽負(fù)的水位異常最強(qiáng)是一致的，并且和本文得出的南海EOF第一模態(tài)的分布也是一致的。

鼎盛階段末期（見圖3（9501）（9804））。南海SSHA中部為正值，南部和北部為負(fù)值，并且南海東部負(fù)的SSHA也逐漸消失。在鼎盛階段南海中部海區(qū)SSHA是先降低然后升高恢復(fù)到常年?duì)顟B(tài)，而南海南部SSHA變化則要復(fù)雜和劇烈一些。

3.2.3 恢復(fù)階段

該階段SSHA恢復(fù)的快慢以及SSHA分布與El Ni?o過后是否發(fā)生La Ni?a有很大關(guān)系。1994—1995年和 1997—1998年 El Ni?o后均發(fā)生了La Ni?a。 1994—1995 年 El Ni?o 后 Ni?o3 系數(shù)從1995年2月的0.48降到1996年3月的-0.15。1997—1998年El Ni?o后Ni?o3系數(shù)從1998年5月的1.14降到1998年6月的-0.37。這兩次都是直接從El Ni?o 進(jìn)入 La Ni?a，在 El Ni no 恢復(fù)階段整個(gè)南海SSHA到0 cm左右（見圖3（9502）（9805）），中部偏低，南部和北部偏高。2002—2003年El Ni?o后沒有發(fā)生La Ni?a，恢復(fù)階段的SSHA分布（見圖3（0301））與1994—1995年和1997—1998年El Ni?o鼎盛階段末期的分布相似，但該年份的SSHA過渡比較緩慢。

3.3 南海及赤道太平洋SSHA與海溫以及大氣環(huán)流的關(guān)系

3.3.1 南海與赤道太平洋SSHA的EOF分析

圖4 a.南海和赤道太平洋SSHA的EOF1的空間分布，b.南海和赤道太平洋El Ni?o最鼎盛階段SSHA分布，c.南海和赤道太平洋SSHA和Ni?o3指數(shù)的相關(guān)系數(shù)分布，d.南海和赤道太平洋SSHA的EOF1時(shí)間系數(shù)和Ni?o3指數(shù)

赤道太平洋SSTA的第一模態(tài)為ENSO模態(tài)[2]。我們對(duì)南海和赤道太平洋區(qū)域（20°S—20°N，105°E—275°E）的SSHA做EOF分析，前5個(gè)模態(tài)的方差貢獻(xiàn)分別為51.1%、15.0%、6.9%、4.0%和2.5%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)為79.5%。SSHA做EOF分解出的第一模態(tài)空間分布（見圖4a）和SSTA做EOF分解出的第一模態(tài)空間分布（文中未給出該圖）幾乎一樣，即赤道太平洋東部和西部SSHA是相反變化的，與El Ni?o最鼎盛階段SSHA分布（見圖4b）相似（該圖選取1997—1998年El Ni?o中Ni?o3指數(shù)最大的月份代表鼎盛階段SSHA分布）。南海和赤道太平洋SSHA和Ni?o3指數(shù)的相關(guān)系數(shù)分布圖（見圖4c）,其中陰影部分通過了置信度為95%的T-檢驗(yàn)。從圖4c中可以看出南海區(qū)域SSHA和Ni?o3指數(shù)主要是負(fù)相關(guān)。南海和赤道太平洋海域EOF1的時(shí)間系數(shù)與 Ni?o3指數(shù)（見圖 4d）的相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.92。南海和赤道太平洋整體做EOF分解EOF1在南海區(qū)域的分布和單獨(dú)在南海做EOF分解得出的EOF1的空間分布是一致的，這充分體現(xiàn)了赤道西太平洋和南海SSHA變化的一致性，并進(jìn)一步支持了南海EOF1表現(xiàn)的是ENSO模態(tài)。3.3.2 南海SSHA與海溫的關(guān)系

在赤道太平洋海域由海溫變化引起的比容海平面變化是該區(qū)域海平面變化的重要因素[14]。本文采用的三維溫度場(chǎng)，在25 m以上是OISST資料，25 m到1500 m來源于WOA01資料。依據(jù)熱膨脹系數(shù)（Knauss，1978）[15]計(jì)算由海溫變化引起的比容海平面變化[14]：

在南海，比容變化引起的海平面變化達(dá)7.7 cm，占總海平面變化的39.3%。在季節(jié)變化明顯的南海北部（10.0°N以北）比容海平面變化對(duì)海平面變化的貢獻(xiàn)更為顯著：南海10.0°—23.5°N海區(qū)內(nèi)為66.3%，1.5°—10.0°N海區(qū)內(nèi)為29.9%。所以整個(gè)南海海域SSHA的EOF1呈現(xiàn)這種模態(tài)的主要原因之一是海溫變化。

3.3.3 南海SSHA與大氣環(huán)流的關(guān)系

大氣強(qiáng)迫也是南海SSHA變化的重要原因，El Ni?o的鼎盛階段赤道太平洋的信風(fēng)會(huì)減弱[13]，強(qiáng)El Ni?o發(fā)生時(shí)赤道北太平洋甚至?xí)l(fā)展成偏西風(fēng)，這種西風(fēng)異常可以激發(fā)出向東傳的海洋暖Kelvin波[16]，有利于西太平洋及南海表層的暖水向東輸送，使得東太平洋溫躍層厚度和海面高度增大。

如上所述，東、西太平洋的海面高度成相反變化（見圖4a），而南海和西太平洋的海面變化幾乎一致。為進(jìn)一步研究El Ni?o期間南海SSHA的變化與赤道西太平洋（10°S—10°N、120°—160°E）SSHA的詳細(xì)變化以及與大氣Hadley環(huán)流和Walker環(huán)流的對(duì)應(yīng)關(guān)系，給出南海SSHA與赤道西太平洋SSHA、赤道西太平洋海面緯向風(fēng)異常（SSUA）和南海海面經(jīng)向風(fēng)異常（SSVA）在的變化（見圖5）（為了便于觀察南海和西太平洋SSHA變化，西太平洋的SSHA縮小為原始值的1/4）。本文的經(jīng)向風(fēng)資料取北風(fēng)為正，緯向風(fēng)取西風(fēng)為正向。

El Ni?o先兆階段，南海海面高度最初開始下降不是赤道西太平洋海面高度下降引起的。El Ni?o發(fā)生時(shí)，南海和赤道西太平洋的海平面呈明顯的同步下降趨勢(shì)（見圖5）,并且赤道西太平洋到達(dá)SSHA極低值的時(shí)間和南海到達(dá)SSHA極低值的時(shí)間也幾乎在同一個(gè)月，El Ni?o時(shí)期他們的同步相關(guān)系數(shù)是0.80，南海SSHA滯后赤道西太平洋SSHA一個(gè)月的相關(guān)系數(shù)是0.81，南海SSHA超前赤道西太平洋SSHA一個(gè)月的相關(guān)系數(shù)是0.78。南海SSHA滯后赤道西太平洋SSHA一個(gè)月的相關(guān)系數(shù)最大說明赤道西太平洋海面高度的下降比南海海面高度下降的時(shí)間有所提前，因此El Ni?o先兆階段南海海面高度最初開始下降與赤道西太平洋海面高度的下降有聯(lián)系。且赤道西太平洋海面高度的下降會(huì)促進(jìn)南海海面高度在El Ni?o鼎盛階段下降。

圖5 南海SSHA、赤道西太平洋SSHA、赤道西太平洋SSUA、南海SSVA的時(shí)間序列

圖6 南海周邊8個(gè)驗(yàn)潮站觀測(cè)到的海表面高度距平值的時(shí)間序列

南海海域大氣底層的偏北風(fēng)加強(qiáng)是El Ni?o發(fā)生初期南海海面下降的原因之一。南海位于Hadley環(huán)流區(qū)內(nèi)（Hadley環(huán)流的上升支在5°S附近，下沉支在30°N附近）。Hadley環(huán)流的加強(qiáng)是El Ni?o先兆階段的重要特征[17]。El Ni?o先兆階段經(jīng)向風(fēng)異常為正（見圖5），表明此時(shí)偏北風(fēng)比常年要大，會(huì)產(chǎn)生比常年更強(qiáng)的向南流動(dòng)的風(fēng)生流，使南海水體向南輸送，并導(dǎo)致南海海面整體下降。

赤道西太平洋的海溫降低和大氣底層偏西風(fēng)的加強(qiáng)是促進(jìn)南海海面下降的又一原因。赤道太平洋上空是強(qiáng)烈的Walker環(huán)流，非El Ni?o期間赤道西太平洋上空是Walker環(huán)流的上升支，為東、西風(fēng)的輻聚區(qū)；而El Ni?o期間這個(gè)輻聚區(qū)東移，赤道西太平洋上空主要是偏西風(fēng)[13]。赤道西太平洋上空常年吹偏東風(fēng)，El Ni?o期間偏西風(fēng)異常為正（見圖5），即該海域上空偏東風(fēng)減弱，緯向西風(fēng)異常會(huì)使得向西的風(fēng)生流比常年減弱，東太平洋表層的暖水向西的輸送要大大減少，西太平洋暖水區(qū)的表層海溫降低，表層海水溫度降低和海水的流失使西太平洋的海面高度大幅降低。此時(shí)南海和西太平洋之間形成了正的海面高度梯度，進(jìn)而使南海表層暖水向西太平洋輸送，南海海面高度降低，直到El Ni?o的鼎盛時(shí)期南海和赤道西太平洋海面高度都到達(dá)了極低值。在El Ni?o鼎盛期過后的恢復(fù)階段，Walker環(huán)流逐漸趨于非El Ni?o期間的狀態(tài)，由西風(fēng)由正異常轉(zhuǎn)變成負(fù)異常，西風(fēng)減弱，東、西赤道太平洋間的海面梯度使得海水由東太平洋流向西太平洋輸送，此時(shí)大氣Hadley環(huán)流低空的偏北風(fēng)減弱，西太平洋有部分海水流向南海，南海的海面高度也逐漸恢復(fù)到常年?duì)顟B(tài)。

3.4 El Ni?o南海海面高度變化的特征

為研究El Ni?o期間南海沿岸驗(yàn)潮站月均海面高度的變化特征。圖6給出了南海沿岸8個(gè)驗(yàn)潮站（站點(diǎn)位置見圖1）的月均海面高度異常（SSHA）時(shí)間序列。可以看出El Ni?o期間各驗(yàn)潮站海面高度變化較為顯著。

處于南海南部的驗(yàn)潮站①、②、③在1997年底至1998年初的強(qiáng)El Ni?o期間的SSHA達(dá)到了11年觀測(cè)值的最小，處于南海北部區(qū)域的驗(yàn)潮站④的這個(gè)低值則表現(xiàn)的沒有南海南部驗(yàn)潮站明顯。因?yàn)槟虾Ｄ喜扛咏贓l Ni?o影響的中心區(qū)域，所以受El Ni?o影響比南海北部明顯。⑤、⑥、⑦、⑧4個(gè)驗(yàn)潮站因?yàn)橛^測(cè)時(shí)間原因沒有捕捉到1997—1998期間El Ni?o水位變化的全過程，但從圖中可以看到1997年底SSHA也都處于相對(duì)低點(diǎn)，且從這4個(gè)驗(yàn)潮站資料可以看出1994—1995年El Ni?o期間SSHA處于相對(duì)低點(diǎn)。站點(diǎn)資料觀測(cè)值說明了El Ni?o期間，南海區(qū)域內(nèi)海面高度會(huì)出現(xiàn)該月份多年一遇的低值。

4 結(jié)論

本文使用EOF分解、相關(guān)分析等統(tǒng)計(jì)方法對(duì)南海SSHA進(jìn)行了研究，證實(shí)了南海SSHA的EOF第一模態(tài)為ENSO模態(tài)，方差貢獻(xiàn)達(dá)到44.7%。該模態(tài)的特征是SSHA由南海西南部向東部?jī)A斜變化。

El Ni?o期間南海SSHA的分布與El Nino的特征有關(guān)。先兆階段南海西南部至南海中央海盆南側(cè)為SSHA正值區(qū)，中沙、西沙群島附近為負(fù)值區(qū)。鼎盛階段初期南海表層海水主要是通過南海東部海峽與赤道西太平洋的海水相互交換使得呂宋島以西的南海中部海區(qū)SSHA是負(fù)值區(qū)，進(jìn)而有南部和北部的水向南海中部補(bǔ)充；印度洋向南海水體的補(bǔ)充使得南海形成SSHA南高北低的分布狀態(tài)，與EOF第一模態(tài)的分布是一致的。恢復(fù)階段SSHA分布總體是南海中部偏低，南部和北部相對(duì)偏高，恢復(fù)階段SSHA恢復(fù)的快慢以及SSHA分布與El Ni?o過后是否發(fā)生La Ni?a有很大關(guān)系。

將南海和赤道太平洋作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，做EOF分解南海呈現(xiàn)的模態(tài)和單獨(dú)對(duì)南海進(jìn)行EOF分解的分布相同。El Ni?o期間，南海的SSHA和赤道西太平洋的SSHA分布位相變化較為一致；且南海SSHA開始降低的月份和赤道西太平洋同步，因此El Ni?o先兆階段，南海海面高度開始下降不是赤道西太平洋海面高度下降引起的。對(duì)SSHA與南海區(qū)域SSVA進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致El Ni?o期間南海海面下降的直接原因是南海區(qū)域SSVA偏北風(fēng)加強(qiáng)，即Hadley環(huán)流的加強(qiáng)。

赤道西太平洋海面高度的降使南海和赤道西太平洋間形成一個(gè)正的海面梯度從而促進(jìn)南海海面高度進(jìn)一步降低，直到El Ni?o鼎盛時(shí)期以后溫度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)都趨于正常時(shí)，南海SSHA也逐漸恢復(fù)。整個(gè)El Ni?o階段南海海面變化與南海海溫的變化、Hadley環(huán)流的變化以及赤道上空Walker環(huán)流的變化緊密聯(lián)系在一起。

南海海面高度變化季節(jié)性較明顯，爆發(fā)于下半年的El Ni?o期間，正值南海區(qū)域海面高度一年中的高水位，會(huì)使一年中的高水位較常年偏低。

[1]Rasmusson E M,Wallace J M,Meteorological aspects of El Ni?o/Southern Oscillation[J].Science,1983,222:1195-1202.

[2]Latif M,Barnett T P.Causes of decadal climate variability over t he North Pacific and NorthAmerica[J].Science,1994,266:634-637.

[3]呂俊梅,琚建華,張慶云,等.太平洋海溫場(chǎng)兩種不同時(shí)間尺度氣候模態(tài)的分析[J].海洋學(xué)報(bào),2005,27(5):30-37.

[4]劉克修,馬繼瑞,許建平,等.用TOPEX/Poseidon資料研究南海潮汐和海面高度季節(jié)變化[J].熱帶海洋學(xué)報(bào),2002,21(3):55-63.

[5]劉秦玉,賈英來,楊海軍,等.南海北部海面高度季節(jié)變化的機(jī)制[J].海洋學(xué)報(bào),2002,24(S1):134-141.

[6]Liu Q Y,Jia Y L,Wang X H,et al.On the annual cycle characteristics of the sea surface height in South China Sea[J].Advances in Atmospheric Sciences,2001,18(4):613-622.

[7]王正濤,李建成,晁定波,等.利用衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)研究海面高月異常變化與厄爾尼諾現(xiàn)象的相關(guān)性[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版）,2004,29(8):699-703.

[8]李坤平,房憲英,劉麗慧,等.海平面變化對(duì)厄爾尼諾事件的響應(yīng)[J].黃渤海海洋,1994,12(2):10-17.

[9]李立.中國(guó)東南沿岸海面對(duì)埃厄尼諾的響應(yīng)[J].臺(tái)灣海峽,1987,6(2):132-138.

[10]于克俊.中國(guó)東部近海沿岸平均海面變化的分析[J].海洋與湖沼,1985,16(2):127-137.

[11]胡基福.氣象統(tǒng)計(jì)原理與方法[M].青島:青島海洋大學(xué)出版社,1996,314.

[12]潘華盛,董淑華.兩種類型的厄爾尼諾事件對(duì)大氣環(huán)流及黑龍江省低溫洪澇的影響[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),1998,7(2):61-66.

[13]Philander S G H.El Ni?o Southern Oscillation phenomena[J].Nature,1983,302:295-301.

[14]Chen J L,Shum C K,Wilson C R,et al.Seasonal sea level change from TOPEX/Poseidon observation and thermal contribution[J].J Geodesy,2000,73:638-647.

[15]Knauss J A.Introduction to physical oceanography[M].Prentice-Hall,EnglewoodClis,1978,319-321.

[16]Huang R H,Zang X Y,Zhang R H,et al.The westerly anomalies over the Tropical Pacific and their dynamical effect on the ENSO cycles during 1980-1994[J].Advance in Atmospheric Sciences,1998,15:135-151.

[17]吳國(guó)雄,Cubasch U.El Ni?o海溫異常對(duì)緯向平均經(jīng)圈環(huán)流及大氣輸送特征的影響[J].中國(guó)科學(xué)(B輯),1986,10:1109-1120.