提取准双周和准一月低频振荡的Lanczos滤波器及其应用

姚菊香，李丽平，罗璇，杨玮，王盘兴

(南京信息工程大学大气科学学院，江苏南京210044)

0 引言

自从Madden and Julian(1971，1972)发现热带大气的纬向风和气压场存在40～50 d周期的低频振荡(LFO)以来，大气中的低频振荡现象一直受到气象学家高度重视。对于低频振荡的重要性，国内外学者做过较为系统总结(李崇银，2004;Zhang，2005)。青藏高原热力作用对中高纬度地区低频振荡的产生具有重要作用(章基嘉等，1991;刘式适等，2000)。通过1979年第一次青藏高原气象科学试验，章基嘉等(1984)发现高原热源分量存在中周期(4～10 d)、短周期(2～3 d)的振荡;周兵等(2000)指出高原东部地面感热通量存在30～50 d低频振荡和准双周振荡。

徐国强和朱乾根(2000)在分析1998年高原大气低频振荡结构特征时指出，高原存在多尺度的大气低频振荡，高原和长江中下游的低频降水存在同时加强和同时减弱的关系。巩远发等(2007)指出，2001和2003年夏季的亚洲季风区，夏季5—8月期间，高原中南侧较强的低频热源(热汇)对后期江淮流域降水偏多(少)起重要作用。王跃男等(2009)指出1978(1999)年夏季青藏高原东部大气热源存在以10～20 d(30～60 d)周期为主的振荡，并与长江中下游降水在10～20 d(30～60 d)频段存在显著相关。

上述研究发现，青藏高原热源存在多时间尺度特征，并对东亚大气环流、中国气候变化以及灾害性天气的形成和发展有着重要的影响。为了更好地研究高原季内振荡的多尺度特征，一个优良的滤波器是必要的。姚菊香等(2005)以30～60 d低频振荡为对象，定量分析了常用的Butter worth带通滤波器(Murakami，1984;简记为B.f.)和Lanczos带通滤波器(Duchon，1979;简记为L.f.)性能的优劣，结果表明，对于取样间隔为1 d的序列，当L.f.滤波器参数l≥69时，其滤波性能全面优于B.f.。……