[发明专利]一种判断北冰洋表层环流变化状况的方法

说明书

本发明公开了一种判断北冰洋表层环流变化状况的方法，将步北冰洋海域a年月平均海平面高度数据进行经验正交函数分解EOF，分解后得到第一~第四模态以及这四个模态对应的北冰洋海域a年逐年月平均海平面高度的空间分布和时间序列；将第一、二模态对应的时间序列进行小波分析，得到北冰洋海域海平面高度周期变化的小波图；获取北极涛动指数AO数据；得到的第一模态对应的a年逐年月平均海平面高度的时间序列与北极涛动指数AO数据对应的时间序列进行相关性分析，得到相关系数；根据相关系数得到引起北冰洋表层环流的变化的因素及其变化的状况；根据小波图得到北冰洋表层环流的周期变化情况。本发明能够对环流变化状况进行准确判断，快速和简单易实现。

技术领域

本发明涉及水文、海洋技术领域，特别是一种判断北冰洋表层环流变化状况的方法。

背景技术

近年来，随着气候变化加剧，位于地球最北端的北冰洋得到了越来越广泛的关注。北冰洋环流是全球大洋环流的重要组成部分，其形成由风应力、温盐、大气等多重因素共同控制。近些年在海温、大气、北极涛动等因素的作用下，北冰洋环流的路径和速度发生了明显改变，这种变化对北极周边地区的环境、气候产生了一定影响，对于研究全球海洋循环和气候变化具有不可忽视的作用。

有关北冰洋环流的研究，大多数都集中在其机制以及淡水、浮冰等要素的年际变化上，一些研究人员提出北冰洋淡水路径的变化与北极涛动之间存在一定的联系。然而，很少有人关注北冰洋表层环流的年际变化以及更长时间尺度上发生的突变等现象。因此对北冰洋环流整体变化状况的讨论必不可少。

对于北冰洋环流年际、年代际变化的讨论，可以使人们进一步了解北冰洋近十年来发生的变化，有利于对全球海洋、气候变化作出更深的理解。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种判断北冰洋表层环流变化状况的方法，采用本发明方法可以获得北冰洋表层环流近六十年来的变化情况，以达到对海洋环流、气候变化更好的理解并预测。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种判断北冰洋表层环流变化状况的方法，包括以下步骤：

步骤1、获取北冰洋海域a年月平均海平面高度数据；

步骤2、将步骤1的北冰洋海域a年月平均海平面高度数据进行经验正交函数分解EOF，分解后得到第一～第四模态以及这四个模态对应的北冰洋海域a年逐月平均海平面高度的空间分布和时间序列；

步骤3、将步骤2得到的第一、二模态对应的时间序列进行小波分析，得到北冰洋海域海平面高度周期变化的小波图；

步骤4、获取北极涛动指数AO数据；

步骤5、对步骤2得到的第一模态对应的a年逐月平均海平面高度的时间序列与北极涛动指数AO数据对应的时间序列进行相关性分析，得到相关系数；根据相关系数得到引起北冰洋表层环流的变化的因素及其变化的状况；根据步骤3得到的小波图得到北冰洋表层环流的周期变化情况。

作为本发明所述的一种判断北冰洋表层环流变化状况的方法进一步优化方案，步骤2包括：将北冰洋海域a年月平均海平面高度数据根据如下公式进行经验正交函数分解：

p＝1,2,…,m；q＝1,2,…,n

其中，X为北冰洋海域a年月平均海平面高度数据矩阵，m为X的网格点，n为时间点，x_pq为X中第p行第q列的数值；将X分解为时间函数Z和空间函数V两部分，以此对北冰洋海域a年月平均海平面高度数据矩阵进行正交展开；

X＝VZ

整个X分解为m个矩阵相加的形式：