97—98年热带太平洋地区海表面温度（SST）变化与厄尔尼诺现象姓名单位摘要：1997-1998年全球发生大规模的El Niño现象，海表面温度（Sea Surface Temperature,缩写为SST）异常升高，全球气候系统随之改变，极具研究价值。
本文通过对如何从相关网站上获取和分析SST数据以及根据所获数据绘制图像等问题的介绍，简要分析97-98年SST 所反映出的El Niño现象。
本次课下作业拓展了我们的视野，提高了我们的实践能力，对以后的学习和工作益处良多。
关键字：AVHRR、SST、海表面温度厄尔尼诺1、NOAA/TIROS卫星及A VHRR传感器简介从六十年代后期开始，美国国家海洋大气局（NOAA）发射的泰洛思（TIROS）系列气象卫星使用可见光和红外波段的传感器直接为气象学急攻了大量有重大价值的图像．到70年代中期，海洋工作者开始从气象卫星的遥感数据中提取包括海表面温度和海水混浊度等有用信息，由此解开了卫星遥感技术在海洋学研究中应用的序幕．NOAA/TIROS是太阳同步极轨气象卫星，也被称为诺阿/极轨环境卫星，该卫星系列可为全球各国提供免费的当地数据接受服务。
我国国家气象局自80年代初期以来已开展了20余年的NOAA/TIROS卫星的信号接受和资料分发工作。
NOAA/TIROS卫星系统每天可输出全球范围的16000的大气探测数据，20000—40000个点的海表面温度数据。
这些资料被广泛应用于天气预报以及海洋、渔业、水文、交通和地质等领域的研究，取得了越来越显著的社会经济效益。
NOAA/TIROS系列卫星装载有改进型甚高分辨率辐射计A VHRR，还有用于探测大气层垂直空气柱的剖面温度和湿度等物理量的泰罗斯垂直探测装置TOVS。
改进型甚高分辨率辐射计A VHRR（Advanced Very High Resolution Radiometer）是NOAA/TIROS卫星载有的可用于海洋研究的传感器．A VHRR属于可见光和红外波段辐射计；它可以用来遥感云量和表面温度，这里“表面”可以是地球表面、云层上表面或水体包括海洋表面，第一部四波段辐射计A VHRR最初在1978年发射的TIROS-N上使用；随后发展的五波段辐射计A VHRR/2开始在1981年发射的NOAA-7上使用．最新发展的六波段A VHRR/3开始在1998年5月发射的NOAA-15上使用。
2、数据下载首先可使用匿名FTP（anonymous File Transfer Protocol）进入美国宇航局JPL实验室物理海洋学现有档案分发中心：ftp:///pub/data_collections/monthly_mean_atlas/，该中心包括1987--2001年几个主要卫星或传感器(如：avhrr,ers1,topex等)所观测的数据资料和解读这些数据的各种程序（如：fortran程序,c语言程序等）。
具体操作详见下面一系列图示。
我选取的年份是1997年和1998年，将文件夹内的所有文件下载到本地硬盘上：（保存路径为:\sat，下载完毕再将文件夹重命名为avhrrsst97和avhrrsst98）/ftp三、数据的预处理1、直接下载获得的数据文件是扩展名为 .z 的二进制压缩文件，因此，应使用WinZip 解压程序解压数据文件（而不能用WinRAR 解压，否则数据无法读取）。
将解压缩之后的数据文件放入相应文件夹中。
数据解压缩之后，就要根据需要对fortran 源程序作一定的修改来读取并存储数据。
2、读取前应对fortran源程序进行修改，源程序及修改后的程序见’程序文件夹’。
下载的资料中带有数据读取程序“read_sst.f”，不过在用“Compaq Visual Fortran 6”运行所带程序时，需要对“Compaq Visual Fortran 6”的设置进行一些改动，具体如下：(1)单击菜单栏里的“Project”,出现如下图所示的下拉菜单，(2)单击”Settings”,然后点”Fortran”，(3)在“Category”的选项中选择”Compatibility” ,(4)在”Unformatted File Conversion”的选项中选择“Big Endian”,(5 )点击“OK”。
设置作过以上改动后就可以用来读取数据了。
3、数据的筛选。
Fortran程序中的注释标明以下内容：Missing Value becomes -2.1Ice Value becomes 36.0Land Value becomes 36.15所以，将以上三个值设置为空（NaN）。
本文选定的是热带太平洋海域（30°S-30°N、120°E-60°W），将24个月的SST数据读取并保存在相应文件夹内，此时所需要的数据生成在各个文本文档中，用matlab将所有数据导入，通过f.m函数（如下）%将88236x1的矩阵转变为172x513的矩阵，并将值为0.0的数据改成NaN无效数据function b=f(a)for j=1:172for i=1:513if a((j-1)*513+i)==0a((j-1)*513+i)=NaN;endb(j,i)=a((j-1)*513+i);endend将88236x1的矩阵转变为172x513的矩阵，并将值为0.0的数据改成NaN无效数据便于作图，所有数据导入后将其另存为sst97-98.mat的形式便于以后作图。
四、作图以前没有学过MATLAB，所以在画图中遇到了很多困难，但经过参考以前的大作业和自己的探索终于可以轻松的运用它画图。
现将具体过程介绍如下: 打开文件，双击sst97-98.mat将各个月的数据加载到当前的workspace中，此时得到的每一个矩阵通过等值线函数contour便可得到各个月份SST的等值线分布图.。
但是这样作出来的图比较单调且不美观，于是我又更换成contourf作图并着色，在程序中加入title、colorbar，改变ylabel和xlabel并做些坐标轴的细节改动，保存，完成。
下图为contourf函数：contourf(s9701,20)画出的1997年1月SST等值线图图1（1997年1月SST等值线图）更换了一个新的函数imagesc，这样每个数据点都能对应一种色彩，效果与contourf 相当。
在用imagesc之前需要把数据上下颠倒，可以编一个小函数z.m（如下所示）进行操作。
%将（172X513）的矩阵上下颠倒并作图function zz=z(a)for j=1:172zz(173-j,:)=a(j,:);endimagesc(zz,[0,30]);在程序中加入title、colorbar，改变ylabel和xlabel并做些坐标轴的细节改动，保存，完成。
分别保存成matlab自带的fig格式和tif格式便于修改和引用。
依次类推画出97、98年24个月的热带太平洋地区海表面温度分布图。
下图为用imagesc函数：imagesc(s9701,[0,30])画出的1997年1月SST等值线图图2（1997年1月SST色标图）5、动画设计imagesc函数画出的24幅图利用Movie Maker等软件工具连接图像，生成动画.因为厄尔尼诺现象于1997年年底达到盛期，到1998年6月基本结束。
所以我将两年的图分别作成两幅动画，以进行比较。
6、动画分析厄尔尼诺源于西班牙语El Niño，意为“圣婴(the boy or the Christ child)”，地处南美洲的秘鲁和厄瓜多尔渔民用来称呼每年圣诞节前后南美沿岸海域季节性增暖的现象，是一种局部的正常季节变化。
而气象学家和海洋学家则把赤道中、东太平洋每隔几年发生的大规模海水持续(半年以上)异常偏暖的现象称为厄尔尼诺(El Niño)现象，而把赤道中、东太平洋表层海水大规模持续(半年以上)异常偏冷的现象称为反厄尔尼诺(anti—El Niño)或拉尼娜(La Ni~a)现象。
在热带东南太平洋与热带西太平洋到印度洋地区，大气中海平面气压场存在着“跷跷板”式的反相关变化的现象叫做南方涛动(Southern Oscillation)。
现代研究表明，大气和海洋中的这两种现象存在着内存联系，它们实质上是同一现象在两种介质中的不同表现，并把厄尔尼诺和南方涛动现象合称为“思索(ENSO)”清楚地看出在97-98厄尔尼诺年期间，赤道西太平洋出现暖水池。
厄尔尼诺年期间，在赤道东太平洋的冷舌逐渐被热水侵入，这就导致了秘鲁沿海水温异常增高，使得当年捕鱼量大幅度减少。
到了98年末冷水舌又出现，可以认为厄尔尼诺事件结束。
直至1997年3月份以前，尽管赤道东太平洋海温还处于偏冷状况(海温为负距平)，但此时的热带海洋和大气中已经显露出厄尔尼诺事件即将来临的一些征兆。
1997年2月，赤道西太平洋暖水向东传输。
如图所示1997年2月和5月，赤道西太平洋两股暖水先后到达太平洋东侧的南美沿岸，使南美沿岸和赤道东太平洋地区的海面温度急剧上升，见资料记载，3月份南美沿岸的海面温度比正常年同期高出1℃以上，5月份赤道东太平洋的海面温度出现异常，大范围偏高1～3℃，El Niño3区的海表温度距平(SSTA)从3月份的0．2℃迅速上升到1．4℃，该次厄尔尼诺事件便形成了。
之后，该厄尔尼诺事件强度不断加强，从El Niño3区的平均温度来看，6月份的平均温度比正常年同期高出了2℃以上，8月份开始则高出了3℃以上，l1月份起，这一区域的海温异常程度已经超过了2O世纪以来最强的1982～1983年的厄尔尼诺事件的峰值。
如图1997年12月份，该次厄尔尼诺事件发展到了鼎盛时期，赤道东太平洋部分海域海温异常偏高超过5℃以上，El Niño3区SSTA高达3．9℃，比1982～1983年的强厄尔尼诺事件高0．3 ℃。
进入1998年初之后，赤道中、东太平洋表层海水很快降温，在5月上旬到6月初的不到一个月内，SSTA约下降了3℃，赤道中、东太平洋局部海区，海表温度降温达7_c 之多，这种剧烈降温的程度创了历史记录。
如图1998年6月，El Niño 3区的SSTA月平均值已转为负距平，表明该次强厄尔尼诺过程结束。
1997-1998年El Ni ño 事件爆发后，引起了全球大气环流和世界许多地区的气候异常，些国家和地区出现了多雨洪涝，另外一些国家和地区却出现了高温少雨甚至严重干旱。
据美国国家海洋大气管理局(NOAA)证实，该次强El Ni ño 事件造成全球至少2．4万人死亡，经济损失高达340多亿美元。