写在前面
接着上回的时间带通滤波,具体应用一下。最近看文献,了解到Bsiso,整好拿来学习一下。了解Bsiso,先来尝试复现一下他的基本特征。
Bsiso主要特征
根据Kikuchi (2021)的综述论文,北半球夏季季节内振荡(BSISO)具有以下主要特征:
1. 时空传播特征
- 双模态特性:热带季节内振荡(ISO)在一年中呈现双模态特征。BSISO模态在6月至10月(JJASO)占主导,而MJO模态在12月至4月(DJFMA)占主导,5月和11月为过渡月。


- 复杂传播路径:与冬季MJO主要沿赤道东传不同,BSISO的对流活动表现出更复杂的时空演变:
- 北向传播:在北印度洋和西北太平洋以约1 m s⁻¹的速度向北传播。
- 斜压结构:对流常呈现西北-东南向的倾斜雨带,这是BSISO的典型特征(例如在相位4-6)。

2. 环流结构
- 低层环流耦合:对流活动与大规模低层气旋性环流紧密耦合。在北印度洋和南海,对流常与季风低压系统(如热带气旋)共同发展。
- 罗斯贝波响应:与MJO相比,BSISO在北半球的罗斯贝波响应更为显著
。
3. 生命周期与周期
- 典型周期:BSISO的平均周期约为40-50天。早期夏季周期较短(约40天),晚期夏季可能延长至约50天。
- 事件持续性:显著的BSISO事件一旦被触发,往往能持续较长时间(平均e折时间为36天),许多事件能完成超过一个完整周期。
- 再起始机制:许多BSISO事件会在北印度洋重新起始(相位1),这与前期 suppressed 对流、边界层过程以及海温异常等多种局地动力过程有关。
Xiang, B., B. Wang, G. Chen, and T. L. Delworth, 2024: Prediction of Diverse Boreal Summer Intraseasonal Oscillation in the GFDL SPEAR Model. J. Climate, 37, 2217–2230, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0601.1.
将二维出射长波辐射(OLR)和850 hPa纬向风的异常值投影到亚洲季风区(10°S–40°N,40°–160°E)(图1a、b)5月至10月观测到的前两个主要多元经验正交函数(EOF)模态上得到的。
第一个EOF模态(EOF1)反映了热带印度洋和西北太平洋之间的偶极对流模式。在印度洋和西北太平洋分别观测到气旋式和反气旋式环流,呈现出动态一致的低层对流层环流模式(图1a)。
第二模态(EOF2)具有三极对流模式,增强的对流具有倾斜结构,从印度大陆向东南延伸至赤道西太平洋,并伴有强烈的低层风辐合(图1b)。这两个模态共同呈现出传播模式,当EOF1模态(PC1)的时间序列领先EOF2模态(PC2)的时间序列13天时,二者达到最高的正相关性(Lee等,2013)。
However, EOF1 has a larger explained variance than EOF2 (8.7% vs 5.3%) so a substantial portion of EOF1 itself represents a stationary component (Zhu and Wang 1993).

空间Pattern
首先来看一下他的空间pattern:
- 1、 对于OLR数据去除季节日循环后,进行空间带通滤波,30~90天
- 2、 选择北半球夏季5-10月,对时间维度计算标准偏差
这里分别比较了全年标准偏差和夏季标准偏差的空间分布,看着相当有意思啊:
赤道附近呈现明显的带状结构,说明热带是 30–90 天对流振荡的核心区域;(虽然我不做MJO,但是这应该是对应MJO的活动区域,毕竟滤波了30-90天)
进入北半球夏季后,强变率区更偏向:西太—印度洋(对应 BSISO/季风季节内振荡 的活跃区域)
同时你会看到印度洋/海陆大陆仍然很强,但最大值和形态会更偏北。

EOF
进一步的,根据上述EOF的区域,进行复现。对于EOF的pattern我感觉还是相对一致的,对于解释方差我这里得到的第一/第二EOF分别是:16.7% , 11.1%。相比文献中的要强了不少,想了一下和文献中处理的不同的地方
- 我这里选择的时间是1979-2014,与文献中的2000-2019不同;时间我这里检查了好像不是主要原因
- 原文对于数据额外去除了前三个谐波,我这里只去除了季节日循环;但是应该影响不大
- 分辨率原文是1x1,我这里是2x2,pattern应该不至于因为分辨率差异这么大
- 原文是将olr和风场两个变量进行投影,我这里只是OLR一个变量。思考了一下感觉这是影响解释方差的主要原因,多变量 EOF 的总方差里包含了两种变量的能量。
没想明白,不过anyway空间pattern是一致的

识别事件 & 合成分析
参考的识别方法如下这篇论文:
Cheng, T. F., B. Wang, F. Liu, G. Chen, and M. Lu, 2025: Increased global subseasonal whiplash by future BSISO behavior. SCienCe AdvAnCeS, https://doi.org/10.1126/sciadv.adv6355.
- 1、对OLR数据去除气候态季节日循环,然后进行带通滤波,30-90天
- 2、对于滤波后的异常场,选择赤道东印度洋(EIO;5°S 至 10°N,80° 至 100°E),计算区域平均,得到平均的一条时间序列。提取每年的5-10月数据,如果区域平均异常场小于其负一倍的标准偏差(-1*SD),则该天定义为一个BSISO事件。事件第 0 天定义为季节内 OLR 异常达到最小值的点。

- 3、将 15°S 至 25°N、60°至 170°E 范围内从第 -1 候到第 3 候的每个事件的季节内 OLR 异常的一组连续图连接起来,其中候 0 表示以事件第 0 天为中心的候(5 天)平均值。

最终,得到了大概92个事件,原文是得到94个,这应该还是比较接近的。
但是,我这里合成得到的hovmoller图的相速度,通过查阅文献表明,估计在5m/s左右应该是合理的。我这里粗约看一下估计也就2.6m/s,要慢很多。

超前滞后
进一步的超前滞后,查看其传播特征,看着有点演变的意思,从西向东并且想被传播。
但是不清楚这是否合理,感觉有点奇怪。先这样放着吧。

★Kikuchi, K., 2021: The Boreal Summer Intraseasonal Oscillation (BSISO): A Review. Journal of the Meteorological Society of Japan, 99, 933–972, https://doi.org/10.2151/jmsj.2021-045.