利用Wavelet分析南海地區季內振盪與東亞夏季季風之研究

鄒治華¹ 柯文雄² 張卜仁¹

¹國立師範大學地球科學系
²國立台灣大學大氣科學系

(中華民國八十八年九月九日收稿；中華民國八十八年十一月八日定稿)

摘要

　　季內振盪是全球大氣運動的一種普遍特徵，這種振盪是大氣本身內部所固有的。隨著大氣低頻振盪及其活動規律的揭露，季內振盪的研究開始被重視，研究大氣低頻振盪的重要目的，就是要將其結果用於長期天氣和短期氣候預報，以提高預報準確率。
　　大氣的季內振盪最先在熱帶被發現，在熱帶地區，大氣季內振盪，具有明顯的地域特徵，同時在不同地方不同時間可有不同的傳播特徵。熱帶大氣季內振盪以亞州季風區最明顯。亞洲夏季季風首先在南海地區建立，南海位於東南亞，是連接東亞與南亞的橋樑，東亞季風與印度季風相互作用於此，因此南海地區由於其特殊地理位置，對東亞季風環流的演發和維持扮演重要的角色。因而深入研究南海地區大氣季內振盪及其活動將有助於東亞夏季季風的肇始及演發過程。
　　目前有許多濾波方法可以用來分析季內振盪的特性，但要兼顧能在頻率及時間域中皆有良好的區域性則Wavelet Transform（小波轉換）爲一有利工具。本研究即採用以區域性特徵爲主的小波轉換進行南海地區資料的濾波分析。我們採用Daubechies（1988）的小波轉換，其基底函數具有正交函數的特性。
　　利用CDC分析之1979～1995共17年，4月1日到8月8日130天之OLR資料進行分析。由CDC之OLR原始值顯示，熱帶地區出現三個強對流，分別在印度西岸、孟加拉灣與南海地區。透過小波轉換可得此三個地區也是五到七月OLR總變異量較大值地區。印度、孟加拉灣之高OLR變異量值，主要是由季節變遷而來。南海地區的OLR變化，30-60天振盪與季節變化同等重要，同時30-60天振盪之貢獻大於10-20天振盪，顯示30-60天振盪在南海地區爲主導。進一步分析南海地區低頻振盪的經向及緯向的傳播過程，我們可歸納出在東亞夏季季風肇始前後OLR低頻振盪的傳播方向有下列幾個特徵：（1）五月初由阿拉伯海東移的30-60天振盪移至孟加拉灣後加強深對流發展，並繼續東傳至五月中旬到達南海，（2）原位於160°E的30-60天振盪於五月初由東向西傳播，當傳至熱帶西太平洋時深對流加強發展，其後持續向西傳播至五月中旬與（1）由孟加拉灣東傳之30-60天振盪交會於南海地區，（3）於110－120°E之經向傳遞顯示出從五月上旬有一從22.5°N向南傳遞、及一從赤道向北傳播的30-60天振盪逐漸向南海地區接近，到了五月中旬交會於南海地區，及（4）10-20天振盪主要顯示爲在南海地區原地發展的特性，於五月中旬南海地區有一低OLR發展出來。這四個特徵的演變有其一致性，即在季風肇始時間同時交會於南海地區。
　　伴隨南海夏季季風的肇始，對流層大氣環流的演變有急速的變化。對流層低層主要爲副高脊撤出南海，西南氣流控制南海，而對流層上層的變化反映了全球尺度的特性，即南海地區高層風場反轉爲較強東風及南亞高壓迅速北移。進一步探討30～60天振盪與東亞夏季季風肇始之關係。結果顯示東亞地區OLR 17年平均值在五月中旬突然下降，此與30～60天振盪及10～20天振盪轉入負相位的第一次交會時間是一致的。同時由NCEP資料17年平均顯示，南亞高壓突然北移至15°N以北地區、南海地區高層風場反轉較强東風及低層副高撤退出南海的時間亦發生在五月第四候，與南海地區OLR之30～60天振盪負值到達時間一致，顯示經小波轉換所處理的30～60天振盪低值僅發生在特定時間，具有區域性特徵，而且亦說明小波轉換得到的30～60天波動，確實可以掌握東亞夏季季風肇始的時間。

關鍵詞：季內振盪、夏季季風肇始、小波轉換