太平洋经向模

太平洋海气耦合模态

太平洋经向模（英语：Pacific Meridional Mode，缩写：PMM）是热带、副热带中、东太平洋海气耦合模态，具体定义为热带、副热带中、东太平洋区域海表面温度与海面上空10米风场线性去除季节循环、长期趋势和赤道冷舌区域海温变率后进行奇异值分解得到的第一模态。

现象描述

太平洋经向模是热带、副热带中、东太平洋海气耦合模态，具体定义为热带、副热带中、东太平洋区域（21°S~32°N，175°E~95°W，图1红框区域）海表面温度与海面上空10米风场线性去除季节循环、长期趋势和赤道冷舌区域（6°S~6°N，90°~150°W）海温变率后进行奇异值分解得到的第一模态。PMM异常海温是一个经向偶极型模态，具体表现为从副热带东北太平洋向热带中太平洋延伸的东北~西南向带状暖（冷）海温异常，伴有对流层低层异常气旋（反气旋）式环流位于其西北侧（北太平洋），而在热带东太平洋海温冷（暖）异常，相应有异常反气旋（气旋）式环流位于热带东太平洋上空低对流层（图1）。

图1：年平均PMM指数回归的海表面温度异常和1000hPa水平风矢量异常。图中图中打点区域和蓝色箭头表示异常达到90%置信水平，红框区域表示定义PMM时进行奇异值分解的区域

研究历史

前人研究指出PMM与西北太平洋热带气旋生成频数之间存在显著正相关关系。南京信息工程大学大气科学学院青年教师王超发现PMM与西北太平洋热带气旋生成频数的关系存在季节依赖性，在1~4月和8~12月两者显著正相关，相关系数分别为0.53和0.52（图2a、c），而在5~7月两者关系不明显，相关系数只有0.12（图2b）。

图2：1979~2020年（a）1~4月、（b）5~7月和（c）8~12月平均的PMM指数（红线）和热带气旋生成频数（蓝线）时间序列。1979~2020年（d）1~4月、（e）5~7月和（f）8~12月平均的PMM指数回归的热带气旋生成频数异常（填色）和热带气旋生成频数气候态（等值线）空间分布

进一步分析表明两者关系的季节依赖性受西北太平洋热带气旋主要生成位置和PMM带状暖海温强度的季节变化共同决定。在1~4月，热带气旋主要生成位置位于西北太平洋东南象限（图2d）；同时该季节PMM带状暖海温偏强并通过激发异常气旋式环流影响西北太平洋东部区域（图3a、d），因此PMM与热带气旋生成频数在1~4月显著正相关。在5~7月，热带气旋主要生成位置已经西扩至南海同时北扩至20°N以北（图2e）；但在该季节PMM带状暖海温依然很强并主要还是通过激发异常气旋式环流影响西北太平洋东部区域（图3b、e），所以PMM与热带气旋生成频数在5~7月关系不明显。在8~12月，热带气旋主要生成位置范围进一步扩大，基本覆盖整个西北太平洋（图2f）；此外该季节PMM带状暖海温衰减但热带东太平洋异常冷海温维持发展并激发异常东风在热带中、西太平洋辐合，进而在整个西北太平洋区域产生异常气旋式环流影响热带气旋生成（图3c、f），因此PMM与热带气旋生成频数在8~12月同样显著正相关。

图3：1979~2020年（a）1~4月、（b）5~7月和（c）8~12月平均的PMM指数回归的海表面温度（填色）和850hPa环流（矢量箭头）异常。1979~2020年（d）1~4月、（e）5~7月和（f）8~12月平均的PMM指数回归的850hPa速度势（填色）和辐散风（矢量箭头）异常

进一步分析发现PMM带状暖海温强度的季节变化主要与热带东北太平洋东北信风强度的季节变化相关。由于风~蒸发~海温反馈效率受背景风速调制，在1~7月，热带东北太平洋信风偏强会导致PMM带状暖海温偏强，而在8~12月，热带东北太平洋信风减弱同样会导致PMM带状暖海温随之减弱（图4）。

图4：1979~2020年1~4月（JFMA）、5~7月（MJJ）和8~12月（ASOND）PMM带状暖海温异常（红色柱）和热带东北太平洋信风风速（蓝色柱）

该研究成果揭示了PMM对西北太平洋热带气旋生成影响的季节依赖性及相关物理机制，已发表在美国地球物理学会期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》上。

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