导致西太平洋海温异常的主要因素研究

通过对不同区域海表面温度(SST)资料做超前/滞后相关性分析, 研究导致西太平洋SST异常的主要因素。基于东、西太平洋相互作用理论和印度洋电容器效应理论, 将热带西太平洋SST异常的变化分别与热带东太平洋和印度洋SST异常做超前/滞后相关性分析, 得到每个格点与强迫场之间相关性最显著的月份, 从时间的角度研究西太平洋SST异常变化与东太平洋和印度洋之间的关系。按照上述两种理论, 由于海洋的比热大, 热响应时间较长, 西太平洋SST变化应滞后于东太平洋或印度洋2~3个月。分析结果显示, 在El Nino和La Nina事件下, 西太平洋SST异常变化均超前于东太平洋1~2个月时相关性最显著; 同时, 西太平洋SST异常变化超前于印度洋3~4个月时相关性最显著。 这表明热带东太平洋和印度洋都不是导致西太平洋SST异常变化的主要因素, 西太平洋SST异常可能由多种因素共同作用所导致。     

印度洋一太平洋海表温度异常的持续性特征

用Reynolds&Smith重构的1950-1998年月平均SST资料分析了印度洋-太平洋海表温度距平SSTA的持续性特征.结果表明SSTA的持续性在空间上分布不均匀,可将有明显差异的SSTA持续性特征的海区分为3类全年各月持续性好的区域,主要包括热带中东太平洋马蹄形海域、赤道中东印度洋、热带西太平洋,持续时间一般在10个月以上;全年各月持续性差的区域,主要包括西北太平洋、东亚沿海和东南太平洋,持续时间一般为3个月左右;各月持续性有季节性变化的区域,主要包括赤道东太平洋,南海.SSTA持续性的整体空间分布存在冬夏两种主要分布型,夏季型SSTA的持续性要比冬季好.冬夏间SSTA持续性最明显的差异出现在赤道东太平洋和东亚沿海、南海区域,由冬季转入夏季时,赤道东太平洋SSTA的持续性由差变好,东亚沿海、南海地区的情况则与之相反.     

印度洋-太平洋海表温度异常的持续性特征

用Reynolds＆Smith重构的1950-1998年月平均SST资料分析了印度洋-太平洋海表温度距平SSTA的持续性特征。结果表明:SSTA的持续性在空间上分布不均匀,可将有明显差异的SSTA持续性特征的海区分为3类:全年各月持续性好的区域,主要包括热带中东太平洋马蹄形海域、赤道中东印度洋、热带西太平洋,持续时间一般在10个月以上;全年各月持续性差的区域,主要包括西北太平洋、东亚沿海和东南太平洋,持续时间一般为3个月左右;各月持续性有季节性变化的区域,主要包括赤道东太平洋,南海。SSTA持续性的整体空间分布存在冬夏两种主要分布型,夏季型SSTA的持续性要比冬季好。冬夏间SSTA持续性最明显的差异出现在赤道东太平洋和东亚沿海、南海区域,由冬季转入夏季时,赤道东太平洋SSTA的持续性由差变好,东亚沿海、南海地区的情况则与之相反。     

中等复杂程度全球热带海洋模式模拟的热带印度洋海表温度变率

利用一个中等复杂程度全球热带海洋模式模拟研究了表面强迫异常引起的热带印度洋海表温度(SST)变率．利用1958—1998年表面分析资料作为强迫场，积分海洋模式41年作为控制试验，并利用模式分别做动量(风应力)通量和热量通量无异常变化的平行试验，与控制试验作比较．通过3组试验模拟的上层海洋变率状况的比较，分析了动量和热量通量异常对热带印度洋SST变率的影响，并比较了其影响的相对重要性．结果表明，模拟的热带印度洋SST变率的主要模态表现为与热带太平洋ENSO相联系的海盆尺度的一致性增暖或变冷特征，次级模态为热带印度洋SST偶极子模态．通过3组试验结果的比较表明，动量通量和热量通量异常强迫对热带印度洋SST变率第一模态均有贡献，但热量通量异常强迫的影响比动量通量异常强迫的作用大．热带印度洋偶极子模态主要受动量(风应力)异常强迫影响，热量通量异常强迫主要起阻尼作用．     

1997～1998年El Ni(?)o期间印度洋和西太平洋上层海洋的联系

通过对海面高度场和上层海洋热含量年际变化的分析,揭示了1997～1998El Nino期间热带东印度洋与热带西太平洋上层海洋的内在关系,在1997～1998El Nino事件爆发前期,海面高度距平信号首先在热带西太平洋出现,随后在热带东印度洋海区也出现了负距平。上层海洋热含量的负距平信号在El Nino前期也同样先出现在热带西太平洋,依据热带东印度洋和热带西太平洋年际尺度调整存在的联系,我们采用热带东印度洋海洋上层热含量距平的增长,估算印度尼西亚贯穿流的流量,得到的结果与观测具有相同的量级,这种间接估计表明热带东印度洋在1997～1998El Nino期间的异常,是可以部分经由热带西太平洋距平通过贯穿流而引起的。     

太平洋海表面温度季节内振荡特征

为了研究太平洋海表面温度季节内振荡的特征,利用NOAA(national oceanic and atmospheric ad-ministration)周平均SST资料,采用谐波方法重构了太平洋海表面温度季节内振荡信号,针对不同海域,用小波分析等方法,揭示了SST季节内振荡的空间、频谱、季节性和传播特征.结果表明:海表面温度季节内振荡在黑潮区、黑潮续流区和赤道东太平洋较活跃,在赤道东西太平洋有相对重要的地位;在北太平洋谱特征均为单峰结构,在赤道东西太平洋呈双峰结构.不同海域海表面温度季节内振荡的活跃期分别为:北太平洋夏秋季,赤道东太平洋春和秋季,热带西太平洋活跃期较分散;在北太平洋以缓慢东传为主,在赤道东太平洋以西传为主,在热带西太平洋无明显传播.     

1997～1998年El Ni(n)o期间印度洋和西太平洋上层海洋的联系

通过对海面高度场和上层海洋热含量年际变化的分析，揭示了1997～1998El Nino期间热带东印度洋与热带西太平洋上层海洋的内在关系。在1997～1998ElNino事件爆发前期，海面高度距平信号首先在热带西太平洋出现。随后在热带东印度洋海区也出现了负距平。上层海洋热含量的负距平信号在El Nino前期也同样先出现在热带西太平洋。依据热带东印度洋和热带西太平洋年际尺度调整存在的联系，我们采用热带东印度洋海洋上层热含量距平的增长，估算印度尼西亚贯穿流的流量，得到的结果与观测具有相同的量级。这种间接估计表明热带东印度洋在1997～1998El Nino期间的异常，是可以部分经由热带西太平洋距平通过贯穿流而引起的。     

1997～1998年El Niño期间印度洋和西太平洋上层海洋的联系

通过对海面高度场和上层海洋热含量年际变化的分析,揭示了1997～1998 El Ni(n)o期间热带东印度洋与热带西太平洋上层海洋的内在关系.在1997～1998 El Ni(n)o事件爆发前期,海面高度距平信号首先在热带西太平洋出现.随后在热带东印度洋海区也出现了负距平.上层海洋热含量的负距平信号在El Ni(n)o前期也同样先出现在热带西太平洋.依据热带东印度洋和热带西太平洋年际尺度调整存在的联系,我们采用热带东印度洋海洋上层热含量距平的增长,估算印度尼西亚贯穿流的流量,得到的结果与观测具有相同的量级.这种间接估计表明热带东印度洋在1997～1998 El Ni(n)o期间的异常,是可以部分经由热带西太平洋距平通过贯穿流而引起的.     

沃克环流的强度、位置及其对ENSO循环的影响

通过分析1948～2001年Nino 3海区的海农温度距平（SSTA）、南方涛动指数（SOI）以及沃克环流的强度与位置,以及它们之间的内在联系。本文确定了ENSO循环中冷,暖事件的起止年月。结果表明：EI Nino年Nino 3的SSTA异常偏高,SOI为负值,沃克环流减弱东移,其上升支由印度尼西亚移刘日界线附近,其指数也为负,即说明赤道西太平洋地区纬向风距平以辐散为主,而赤道中、东太平洋地区以辐舍为主;La Nina年则刚好相反。并发现西太平洋纬向环流圈强度的变化对赤道太平洋东部海温的变化有重要的控制作用,西太平洋纬圈环流强度的变化超前于赤道东太平洋海温变化2—3个月,约一个季度。西太平洋季风区纬向环流异常变化可能是赤道太平洋东部海温异常的主要原因。     

热带印度洋偶极子区域海表面温度特征与海流相关性分析

为了研究热带印度洋偶极子(IOD)爆发年其耦合作用迅速消亡是否由海流异常引起,利用1958—2007年热带印度洋月均海表面温度(SST)和海流数据,分析IOD的主要特征,并探讨IOD与ENSO和海流异常之间的相关关系。通过对印度洋偶极子指数(DMI)及其经Hilber-t Huang变换后得到的固有模态函数(IMF)与南方涛动指数(SOI)的相关性分析,指出IOD与ENSO之间可能存在相关性,其中,表现出准2a周期振荡的IMF-3与ENSO相关性最好。通过对IOD爆发年DMI的进一步分析,证实IOD具有季节锁相的重要特征,并探讨该季节变化与海流异常的相关关系。结果表明,海流异常在热带印度洋SST的耦合振荡中起重要作用,但是它可能不是引起IOD迅速消亡的原因。     

热带太平洋和热带印度洋次表层海温异常信号的传播与联系

利用太平洋和印度洋表层与次表层月海温距平信号沿不同纬向-时间剖面的传播分析,发现赤道东太平洋海温异常的El Ni(n)o事件和赤道印度洋海温异常的Dipole事件分别与沿赤道太平洋东传的次表层海温异常信号和沿赤道外印度洋西传的次表层海温异常信号同期到达东太平洋和西印度洋有着内在的联系.在赤道和赤道外16°N之间的热带北太平洋,次表层海洋中存在着海温异常信号传播的一条回路,El Ni(n)o事件就发生在暖信号到达赤道东太平洋的时候.次表层海温异常沿赤道太平洋的东传和沿赤道外印度洋的西传分别是El Ni(n)o事件和Dipole事件发生的海洋学早期信号.     

热带海洋海表温度和西太平洋副高西伸脊点的关系研究

 应用谱分析的方法,讨论了热带太平洋、印度洋和大西洋海温对西太平洋副高西伸脊点的影响,得出热带太平洋、印度洋、大西洋海温变化对西伸脊点有影响的最佳落后时间长度.分别找出三大洋在上述落后时间长度下对西伸脊点东退和西伸有影响的关键区域.它可以作为西伸脊点东退或西伸的强信号因子,并对上述区域进行比较分析.西太平洋副高西伸脊点可以作为衡量东亚季风的一个指数,而东亚季风对处于低纬高原的云南的天气和气候有很大的影响.     

热带印度洋海温与海表面高度相关关系分析

为了研究热带印度洋偶极子(IOD)与海平面异常之间的相关性,采用经验正交函数分析方法(EOF)及Hilbert-Huang变换等统计方法,分析热带印度洋的海表面温度(SST)与海平面高度异常(SLA)的相关关系。通过对热带印度洋偶极子指数(DMI)与南方涛动指数(SOI)和SLA的相关性分析,得出IOD与El Nio-Southern Oscillation(ENSO)之间可能存在一定相关关系,此外,IOD与海平面变化有很好的相关性。通过对IOD爆发年的DMI以及海平面变化的分析,证实IOD具有季节锁相的重要特征,并探讨了该季节变化与海平面变化的相关关系。结果表明,IOD事件与海平面的变化这两者之间存在很强的一致性。     

西北太平洋热带风暴年生成数与早期洋盆尺度海温异常的关系

利用JTWC提供的热带气旋最佳路径资料库资料和JEDAC的海表温度观测资料，分析了1955年1月到2000年12月西北太平洋热带风暴年生成频次的长期变化及其与太平洋海温的关系.西北太平洋热带风暴年生成频次长期变化的基本特征是，最多生成频数月份有提早的趋势，除了阶段性变化外还存在增多的趋势.太平洋海温与西北太平洋热带风暴生成频次之间没有同期的相关关系，但年初赤道东西太平洋和中高纬度北太平洋的海温与当年和其后数月热带风暴生成频次有显著的相关关系.前者反映的是年际时间尺度上赤道附近东西部El Nio海温异常模态对热带风暴生成数的影响，后者反映的是年代际时间尺度上北太平洋海温异常对热带风暴数的影响.考虑两个时间尺度海温变化建立的年初海温与当年风暴频次的回归相关高达0.77.     

北太平洋海面高度低频变化特征及其影响因素

为了解北太平洋海面高度年际、年代际变化特征及其影响,基于1961年1月至2010年12月的简单海洋资料同化(SODA)海面高度再分析资料,采用经验正交函数(EOF)、小波分析、交叉小波等方法研究北太平洋海面高度低频时空变化特征及其影响因素。结果表明:1961-2010年期间,北太平洋沿岸地区和副热带海域海面高度存在明显上升趋势,而中纬度太平洋存在下降趋势;海面高度EOF第一模态为年际变化,呈东西反位相分布;第二模态为年代际变化,以黑潮主轴(约30°N)为界,呈"跷跷板"式分布;海面高度异常与Nino3.4指数在热带太平洋和东太平洋呈正相关,在西太平洋为负相关,且相关性随纬度升高而减弱;海面高度异常与太平洋10年涛动(PDO)指数在大洋中纬度海域显著相关,热带中东太平洋海域二者为正相关;北太平洋海面高度年代际变化和年际变化的主要影响因素分别为PDO振荡、厄尔尼诺/南方涛动现象(ENSO)。     

江淮流域夏季降水异常及与全球中低纬海温异常关系的诊断研究

对1951－1999年中国夏季江淮流域降水异常与海温异常关系的分析表明,前期及同期各季节三大洋海表温度异常（SSTA）与长江流域降水异常的关系是非常显著的,而对淮河流域降水异常总体上的影响较小,前期冬季SSTA的影响显著区主要有：热带印度洋、黑潮、热带中东太平洋和大西洋,各关键区海温异常对亚洲夏季风的影响特征为：当前期冬季赤道印度洋、黑潮、赤道大西洋和热带东太平洋海表温度异常升高（降低）,当年夏季印度西南季风和东亚热带辐合带减弱（加强）,副热带高压位置偏南（北）,副热带辐合带加强（减弱）,长江流域易发生洪涝（干旱）,相关显著性分析表明,前冬赤道印度洋和黑潮区的海温异常对中国夏季降水的影响更为显著。     

中南半岛春季土壤湿度对南海及其周边地区夏季降水的影响

通过SVD分析等统计方法对中南半岛春季土壤湿度对南海及其周边地区夏季降水的影响进行了诊断分析,结果表明:中南半岛春季土壤湿度与西太平洋夏季降水呈现显著正相关,而与东印度洋夏季降水为显著负相关。中南半岛春季土壤湿度表现正异常时,西太平洋夏季降水增加;东印度洋夏季降水减少;正异常时,局地的蒸发偏大,近地面湿度增大,地面到大气的潜热通量增加;地表反照率减小,对太阳短波辐射的吸收更加强烈,向上的短波辐射相应减少,导致近地面温度降低,感热通量和长波辐射减少,使得海陆热力差异减小,有利于季风加强,季风爆发时间偏早,从而导致从东印度洋的水汽输往西太平洋,增加西太平洋的降水;反之亦然。     

850 hPa夏季西太平洋副高的年际变化及其与赤道东太平洋海温异常的关系

首先对850 hPa夏季西太平洋副高位置和面积指数进行了定义,分析了副高位置和面积的年际变化规律以及与赤道东太平洋海温异常的关系.研究表明,近代西太平洋副高面积和位置指数的年际变化周期为3-5年,冬、春两季海温与夏季副高的脊线位置、西脊点位置关系密切,赤道东太平洋海温持续偏高有利于夏季副高偏西、偏南,反之偏东、偏北.冬、春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化有明显影响,冬、春两季海温偏暖年副高偏南、偏西,偏冷年副高则偏北、偏东,五月和九月除外.冷年7月副高北跳较暖年显著,进入秋季后南撤较缓慢.     

两类开始型厄尔尼诺事件与次表层海温异常的联系

通过资料分析,探究了东太平洋开始型(EP-onset)和中太平洋开始型(CP-onset)厄尔尼诺发生发展过程中赤道太平洋次表层海温异常(SOTA)的变化情况及其对风场的响应,并将两者进行对比,结果发现:EP-onset型的赤道西太平洋暖池SOTA与赤道中东太平洋的海表温度异常(SSTA)有很好的负相关性,而CP-onset型在爆发前的暖池SOTA与赤道中东太平洋SSTA没有显著相关性.EP-onset型在爆发前,赤道西太平洋暖池区域有较显著的暖水积聚,且其积聚时间较长,强度较强,位置偏西,其发生发展伴随着非常显著的SOTA冷暖循环;而CP-onset型的发生发展没有显著的循环特征,看上去更多是独立事件.分析还表明:EP-onset型和CP-onset型厄尔尼诺在SSTA模态、风应力分布及温跃层结构等方面存在差异.EP-onset型在爆发前,赤道中西太平洋会出现大范围的东风异常,这种东风异常通过密度流、温跃层反馈及海气耦合等机制对其爆发起到关键作用;而CP-onset型在爆发前,赤道地区风异常较小,赤道外尤其是热带中太平洋的西南风异常却较强劲,通过Ekman输送及海气耦合作用等机制对其爆发起到关键作用.     

大西洋热盐环流减弱对热带太平洋气候平均态及年际变率的影响

利用一个完全耦合的海气模式, 通过对比分析两组试验中海表温度、盐度、风应力等气候态变化特征以及ENSO强度和频率的变化, 研究热带太平洋气候平均态及年际变率对热盐环流减弱的响应。在北大西洋高纬地区注入1 Sv淡水后, 大西洋经向翻转流(AMOC)减弱约90%, 这直接导致向北的经向热量输送减少, 使北大西洋有明显降温, 南大西洋略有升温。这些变化会经过大气和海洋的远程传播以及局地海气反馈作用, 影响热带太平洋气候平均态: 赤道东西太平洋的SST都略有增温, 但纬向温度梯度和纬向风应力并没有太大变化, 赤道太平洋温跃层的深度和倾斜度也基本保持不变。相应地, ENSO强度和频率也没有明显变化。由此得出结论: 热盐环流减弱会引起全球气候平均态的变化, 但对热带太平洋的年际变率没有太大影响。