遙相關

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大氣科學中的遙相關是指氣候異常在很遠的距離上（通常為數千公里）產生相互關聯。最具典型意義的遙相關是大溪地島和澳大利亞達爾文的海平面氣壓「蹺蹺板」現象，亦即南方濤動。

研究歷史[編輯]

遙相關最早是由英國氣象學家吉爾伯特·沃克爵士在19世紀後期通過計算大氣壓力、溫度和降雨的時間序列之間的相關性發現的。它們作為理解氣候變率的基石，表明後者並非純粹是隨機的。

事實上，聖嬰-南方濤動(ENSO) 一詞本身就隱含著該現象同時在多個地點發生的含義。後來學者注意到類似的遙相關同樣發生在整個北美，稱為太平洋-北美遙相關模式。

1980年代，不斷改進的觀測方法使得科學家得以在整個對流層中的更遠距離上探測遙相關現象。[1]隨之產生的理論是，由於地球的幾何形狀，可以通過羅斯貝波的發散現象來理解這種模式。[2]該模型有時被稱為「原型模式」。[3]

理論[編輯]

通過AE Gill[4]的理想模式計算，以及後來通過更複雜的模式計算，人們開始了解熱帶太平洋內的遙相關現象。

在「原型模式」的基礎上，許多早期的遙相關理論都討論了關於恆定平均狀態的正壓、線性化的大氣流動模式。然而，當發現實際的遙相關模式對強迫的位置幾乎不敏感時，該模式很快就失效了，這與這張簡單圖片提供的預測直接矛盾。根據Simmons和合作者[5]的觀測，如果預先描述了更符合現實的背景狀態，這種模式將變得不穩定，無論強迫的位置如何，都會導致類似的模式。這種「模態」屬性正是模式正壓性的產物，儘管它會由於更微妙的原因而在更基於現實的模式中出現。

2002年的研究表明，大多數從熱帶到溫帶的遙相關可以準確通過線性行星波在三維季節性變化的基本狀態上的傳播模式來解析。[6]由於這些模式會隨著時間的推移而持續存在，並且在某種程度上「鎖定」於山脈等地理特徵，因此這些波被稱為駐波。

與駐波機制不同，熱帶海洋和中緯度地區之間的另一種遙相關機制是沿緯度圈（即「緯向」）和半球之間對稱的。它依賴於瞬態渦流和相互加強的平均大氣流量之間的相互作用（即非線性）。這個機制可以解釋ENSO遙相關在溫度[7]和降雨方面的某些作用。[8]其他作者也提出了許多遙相關模式與當地氣候變化因素之間的相關性。[9]

應用[編輯]

由於熱帶海面溫度可提前兩年預測，[10]對遙相關模式的了解為偏遠地區的氣候變化提供了一定程度的可預測性，有時科學家甚至可以預測到未來幾個季節的變化。 [11]例如，通過聖嬰現象可以提前幾周到幾個月預測北美的降雨、降雪、乾旱或氣溫變化情況。在吉爾伯特·沃克爵士的時代，強烈的聖嬰現象通常會昭示較弱的印度季風，但這種負相關效應在1980年代和1990年代由於一些有爭議的原因而減弱。 

參見[編輯]

相關資料[編輯]

  • Glantz, M.H; Katz, Richard W; Nicholls, N. Teleconnections Linking Worldwide Climate Anomalies. Cambridge: Cambridge University Press. 1991. ISBN 978-0-521-36475-1. 
  • Trenberth, Kevin E.; Branstator, Grant W.; Karoly, David; Kumar, Arun; Lau, Ngar-Cheung; Ropelewski, Chester. Progress during TOGA in understanding and modeling global teleconnections associated with tropical sea surface temperatures. Journal of Geophysical Research. 1998, 103 (C7): 14291–14324. Bibcode:1998JGR...10314291T. doi:10.1029/97JC01444. 

參考文獻[編輯]

  1. ^ Wallace, John M.; Gutzler, David S. Teleconnections in the Geopotential Height Field during the Northern Hemisphere Winter. Monthly Weather Review. 1981, 109 (4): 784. Bibcode:1981MWRv..109..784W. doi:10.1175/1520-0493(1981)109<0784:TITGHF>2.0.CO;2. 
  2. ^ Hoskins, Brian J.; Karoly, David J. The Steady Linear Response of a Spherical Atmosphere to Thermal and Orographic Forcing. Journal of the Atmospheric Sciences. 1981, 38 (6): 1179. Bibcode:1981JAtS...38.1179H. doi:10.1175/1520-0469(1981)038<1179:TSLROA>2.0.CO;2. 
  3. ^ Trenberth, Kevin E.; Branstator, Grant W.; Karoly, David; Kumar, Arun; Lau, Ngar-Cheung; Ropelewski, Chester. Progress during TOGA in understanding and modeling global teleconnections associated with tropical sea surface temperatures. Journal of Geophysical Research. 1998, 103 (C7): 14291–14324. Bibcode:1998JGR...10314291T. doi:10.1029/97JC01444. 
  4. ^ Gill, A. E. Some simple solutions for heat-induced tropical circulation. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 1980, 106 (449): 447–462. Bibcode:1980QJRMS.106..447G. doi:10.1002/qj.49710644905. 
  5. ^ Simmons, A. J.; Wallace, J. M.; Branstator, G. W. Barotropic Wave Propagation and Instability, and Atmospheric Teleconnection Patterns. Journal of the Atmospheric Sciences. 1983, 40 (6): 1363. Bibcode:1983JAtS...40.1363S. doi:10.1175/1520-0469(1983)040<1363:BWPAIA>2.0.CO;2. 
  6. ^ Held, Isaac M.; Ting, Mingfang; Wang, Hailan. Northern Winter Stationary Waves: Theory and Modeling. Journal of Climate. 2002, 15 (16): 2125. Bibcode:2002JCli...15.2125H. CiteSeerX 10.1.1.140.5658 可免費查閱. doi:10.1175/1520-0442(2002)015<2125:NWSWTA>2.0.CO;2. 
  7. ^ Seager, Richard; Harnik, Nili; Kushnir, Yochanan; Robinson, Walter; Miller, Jennifer. Mechanisms of Hemispherically Symmetric Climate Variability*. Journal of Climate. 2003, 16 (18): 2960. Bibcode:2003JCli...16.2960S. doi:10.1175/1520-0442(2003)016<2960:MOHSCV>2.0.CO;2. 
  8. ^ Seager, R.; Harnik, N.; Robinson, W. A.; Kushnir, Y.; Ting, M.; Huang, H.-P.; Velez, J. Mechanisms of ENSO-forcing of hemispherically symmetric precipitation variability. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2005, 131 (608): 1501. Bibcode:2005QJRMS.131.1501S. doi:10.1256/qj.04.96. 
  9. ^ Ramadan, H. H.; Ramamurthy, A. S.; Beighley, R. E. Inter-annual temperature and precipitation variations over the Litani Basin in response to atmospheric circulation patterns. Theoretical and Applied Climatology. 2011, 108 (3–4): 563. Bibcode:2012ThApC.108..563R. doi:10.1007/s00704-011-0554-1. 
  10. ^ Chen, Dake; Cane, Mark A.; Kaplan, Alexey; Zebiak, Stephen E.; Huang, Daji. Predictability of El Niño over the past 148 years. Nature. 2004, 428 (6984): 733–6. Bibcode:2004Natur.428..733C. PMID 15085127. doi:10.1038/nature02439. 
  11. ^ IRI Seasonal Climate Forecasts
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