ENSO影响热带大气季节内振荡的年代际变化特征

为了研究厄尔尼诺和南方涛动(ENSO)现象影响热带大气季节内振荡(ISO)的年代际变化特征,利用奇异值分解(SVD)、小波分析和经验正交函数分析(EOF)等方法对热带大气ISO强度指数、赤道中东太平洋海温及热带大气环流场进行了分析。计算结果显示,20世纪70年代中期以前,ENSO对热带大气ISO的影响较弱;70年代中期以后,ENSO对热带大气ISO的影响加强。造成上述年代际变化的原因与热带大气环流的年代际变化有关,因此,ENSO对热带大气ISO的影响也存在年代际变化。     

西北太平洋生成热带气旋的年代际变化

为了分析热带气旋年代际变化的特征和造成这种变化的原因,利用西北太平洋编号台风资料对1949～2003年55 a的西北太平洋热带气旋特点进行分析,发现西北太平洋生成的热带气旋不管是频数还是生成位置都存在明显的年代际变化,根据热带气旋频数的年代际变化,把研究的55 a分成低频时期(LFP)和高频时期(HFP)分别加以考察.结果发现:热带气旋生成的高低频时期海气条件存在明显的差异,HFP的海温、对流、涡散度和切变条件都有利于西北太平洋热带气旋的生成,而LFP则明显存在物理量场的相反异常.这表示HFP的海气环境相比LFP更有利于热带气旋生成,说明了变化的海气条件是引起热带气旋频数和生成位置年代际变化的主要原因.     

登陆中国热带气旋路径的年代际变化

利用1951~2002年热带气旋年鉴资料,将52年分成ID1(1951~1979年)和ID2(1980~2002年)两个年代际时段,研究西北太平洋7~9月登陆中国热带气旋路径的年代际变化.结果表明,登陆中国热带气旋存在明显的月际、年际和年代际变化,从ID1到ID2,热带气旋路径频数在东海和菲律宾海明显下降,而在南海略微有所上升.东海和南海热带气旋路径频数的时间序列进一步揭示了20世纪70年代末期热带气旋路径频数位置的变化.     

年际和年代际气候变化的全球时空特征比较

5利用1950－1998年全球海洋同化分析资料和全球大气再分析资料，分析比较了全球海气系统年际和年代际变化的主要时空特征。结果表明：1）全球上层海洋年际变化主要为位于热带太平洋的ENSO模态，年代际变化最显区域中纬度海洋、赤道外热带东太平洋和大西洋及南半球高纬度区域；2）全球大气年际和年代际变化均主要位于中高纬地区尤其是两极地区，在年际时间尺度上，气温异常和气压异常没有明显的对应关系，但在年代际时间尺度上，气温增暖（变冷）常常伴随着气压的降低（升高）；3）在年际时间尺度上，发生在中高纬度陆地地区的大气年际变化和主要发生在热带海洋的上层海洋年际变化没有一致性的内在联系，前主要表现为大气内部（浑沌）变化，而后主要为热带海气相互作用产生的ENSO变化；4）在年代际时间尺度上，全球海洋大气系统大约在20世纪70年代均一致性地经历了一次跃变，其结果导致80年代以来，全球大范围地区（尤其是两极和西伯利亚地区）气温明显偏暖，赤道两侧的热带东太平洋、北美和南美西海岸及非洲西海岸等海域海表温度偏高，伴随着这种全球大范围背景增暖现象，青藏高原北部地区和格陵兰岛气温具有变冷趋势，而中纬度北太平洋和南半球高纬度海域海表温度也表现为降低。     

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)。     

厄尔尼诺事件爆发的关键先兆因子:2014年初赤道太平洋次表层暖水的快速东传过程(英文)

厄尔尼诺是发生在热带中东太平洋海温异常增暖的气候现象,它是月到年际尺度全球气候变化中最重要和最强的信号.厄尔尼诺虽然发生在热带太平洋地区,但其影响却波及全球,对全球气候的短期变化有重要影响,造成世界上许多地区发生严重的旱涝和高低温灾害.2014年初,热带太平洋明显出现了厄尔尼诺事件爆发的一些前期物理信号,这些大气和海洋中呈现的前兆信号与爆发超级厄尔尼诺事件的1997年同期非常相似.本文利用卫星观测的高度计资料,精确地估计了表征次表层暖水东传过程的赤道开尔文波的变化.结果表明,相比自有1993年海表高度计卫星观测以来的6次厄尔尼诺事件,2014年3月赤道太平洋的开尔文波的向东传播速度是同期最快的,甚至明显地超过了1997年的超级厄尔尼诺事件.这些特征集中表明,2014年初的次表层暖水快速东传的现象,使得热带中东太平洋海表温度在未来几个月明显增暖,促使2014年爆发一次厄尔尼诺事件.     

地球自转对大气海洋运动的响应

分析了地球自转的年际变化和异常变化,说明它们与热带太平洋的大气、海洋大尺度范围的年际变化——厄尔尼诺(ElNio)事件相当一致,而地球自转的异常变慢稍迟后于厄尔尼诺事件.可能由于伴随着厄尔尼诺事件大气角动量异常增加,引起了地球自转的变慢.可用天文测时资料的归算,监视日长年际变化的极小值,来预测厄尔尼诺事件的发生.     

江淮流域梅雨期雨量的变化特征及其与太平洋海温的相关关系及年代际差异

运用相关分析和滑动相关方法,分析了江淮流域5个代表站1903-2000年梅雨期雨量的变化特征及其与太平洋海温的相关关系及年代际差异.结果表明,江淮地区梅雨期雨量在近百年来存在明显的年际和年代际变化特征.通过分析梅雨期雨量与太平洋海温的年代际相关特征发现,江淮流域梅雨期雨量与前期及同期太平洋海温关系密切,前一年冬季及梅雨期东北太平洋海温与江淮流域梅雨期雨量负相关,在热带东太平洋的Nino1 2区两者正相关显著,同年春季西太平洋部分海域海温与江淮流域梅雨期雨量正相关.从年际相关分析发现,前一年冬季太平洋海温与梅雨期雨量正相关,同年春季以及梅雨期两者相关不明显.通过分析年代际差异发现,江淮流域梅雨期雨量与前期及同期热带太平洋关键区海温的21a滑动相关存在显著的年代际差异,这种差异与海温的21a滑动平均的年代际冷暖背景关系密切,热带太平洋海温关键区前一年冬季冷海温背景下,梅雨期雨量同海温正相关显著,同年春季暖海温背景下,两者之间负相关显著,而江淮流域梅雨期雨量同中国近海海温之间(从冬季到梅雨期)维持显著的正相关,与该区海温冷暖背景的关系则并不明显.     

南海海表温度的低频变化及影响因素

利用1950-2010年HadISST1海表温度分析了1950-2010年南海海表温度的季节、年际、年代际变化规律和空间分布,并探讨了太平洋年代际振荡、厄尔尼诺/南方涛动、表面风和EI Nino Modoki对南海海表温度的影响.结果表明:南海海表温度存在显著的季节、年际和年代际变化,1975年左右发生1次由低到高的跃...     

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。     

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。     

长江口外近岸环流对厄尔尼诺事件的响应

建立了东中国海环流大模型,在此基础上建立包含长江口、杭州湾及邻近海域在内的区域环流模型,较准确地刻画东中国海外海流系和沿岸流系,以及长江口外精细的流系结构。选择典型厄尔尼诺年,模拟长江口外近岸环流的异常变化,探讨长江口外近岸环流与厄尔尼诺事件的响应关系。研究表明:长江口外近岸环流与厄尔尼诺事件存在强烈的响应关系,冬季厄尔尼诺现象发生时长江口及邻近海域的环流明显减弱;台湾暖流受厄尔尼诺事件影响程度显著,流速减小、流幅变窄,台湾暖流对长江口外近岸环流的影响也因此减弱。     

Decline of surface temperature and salinity in the western tropical Pacific Ocean in the Holocene epoch

In the present-day climate, surface water salinities are low in the western tropical Pacific Ocean and increase towards the eastern part of the basin. The salinity of surface waters in the tropical Pacific Ocean is thought to be controlled by a combination of atmospheric convection, precipitation, evaporation and ocean dynamics, and on interannual timescales significant variability is associated with the El Ni?o/Southern Oscillation cycles. However, little is known about the variability of the coupled ocean-atmosphere system on timescales of centuries to millennia. Here we combine oxygen isotope and Mg/Ca data from foraminifers retrieved from three sediment cores in the western tropical Pacific Ocean to reconstruct Holocene sea surface temperatures and salinities in the region. We find a decrease in sea surface temperatures of approximately 0.5 degrees C over the past 10,000 yr, whereas sea surface salinities decreased by approximately 1.5 practical salinity units. Our data imply either that the Pacific basin as a whole has become progressively less salty or that the present salinity gradient along the Equator has developed relatively recently.     

A dipole mode in the tropical Indian Ocean

For the tropical Pacific and Atlantic oceans, internal modes of variability that lead to climatic oscillations have been recognized, but in the Indian Ocean region a similar ocean-atmosphere interaction causing interannual climate variability has not yet been found. Here we report an analysis of observational data over the past 40 years, showing a dipole mode in the Indian Ocean: a pattern of internal variability with anomalously low sea surface temperatures off Sumatra and high sea surface temperatures in the western Indian Ocean, with accompanying wind and precipitation anomalies. The spatio-temporal links between sea surface temperatures and winds reveal a strong coupling through the precipitation field and ocean dynamics. This air-sea interaction process is unique and inherent in the Indian Ocean, and is shown to be independent of the El Ni?o/Southern Oscillation. The discovery of this dipole mode that accounts for about 12% of the sea surface temperature variability in the Indian Ocean--and, in its active years, also causes severe rainfall in eastern Africa and droughts in Indonesia--brightens the prospects for a long-term forecast of rainfall anomalies in the affected countries.     

基于多卫星融合数据的海平面特征分析

利用1993—2008年法国空间局的AVISO多卫星融合高度计资料,采用随机动态、EOF等方法分析全球海平面变化的长期趋势、变化幅度以及季节变化的空间分布特征.结果表明:(a)1993—2008年间太平洋海平面呈西升东降的形态,印度洋绝大部分海区海平面呈上升趋势,大西洋除湾流流域外的其他海区海平面的长期趋势以上升为主;(b)全球海平面变化存在显著的年变化和半年变化等季节信号,无论是半球平均还是洋盆平均,北半球海平面季节变化的振幅明显大于南半球,中纬度海区季节变化的振幅最大;(c)北印度洋海平面季节变化的振幅高于同纬度带的北太平洋和北大西洋;(d)太平洋、印度洋、大西洋三大洋受西边界流、赤道流系等强流影响的海域海平面变化幅度大于周围海域;(e)赤道海域各大洋东、西边界和大洋内区海平面变化不同步,可能受赤道海洋波动的影响较大;(f)厄尔尼诺年,西太平洋暖池和赤道太平洋中部海平面明显降低,赤道东太平洋海域海平面明显升高,赤道印度洋海域东、西边界的海平面变化与其相反.     

北太平洋海浪特征分析

利用最新的欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)提供的1979—2014年逐6 h的ERA-Interim有效波高和风速数据,分析近36a北太平洋海浪场的变化特征。结果表明:有效波高经验正交函数分解(EOF)的第1模态呈同相位分布,该模态与太平洋10 a涛动指数(PDO)和厄尔尼诺事件(ENSO)呈显著的遥相关,可以通过这些气候因子的变化来预测有效波高的年代际变化;第2模态表明北太平洋西部海域的有效波高有显著的递增趋势,而东部海域则逐渐减小;第3模态以45°N为界,西风带呈现高低纬反相的双涡型分布,并有显著的2.5 a左右年际变化周期。北太平洋海域有效波高和风速重现期极值的大值区位于西风带,重现期越长,日本群岛南部海域风速加强越显著,加强的极值区延伸到中国的东海甚至是菲律宾群岛的东部海岸。     

Connection between interannual variability of the western Pacific and eastern Indian Oceans in the 1997 - 1998 El Nino event

In this paper, the sea surface height and the heat content of the upper ocean are analyzed to retrieve the relationship of interannual variabilities between the tropical western Pacific and eastern Indian Oceans during the 1997 - 1998 El Nino event. In the prophase of this El Nino, the negative sea level anomalies (SLA) occurred in the tropical western Pacific (TWP) firstly, and then appeared in the tropical eastern Indian Ocean (TEI). The negative heat content anomalies (HCA) emerged in the TWP before this El Nino burst while the SLA signals developed over there. During the mature stage of this El Nino, two kinds of signals in the TWP and TEI turned to be the maximum negative sequently. Due to the connected interannual adjustment between the TEI and TWP, we adopted a method to estimate the Indonesian Throughflow (ITF) transport by calculating the HCA budget in the TEI. The indirect estimation of the ITF was comparable to the observation values. Therefore, the anomalies in the TEI had been proved as adv     

The tropical Pacific-Indian Ocean temperature anomaly mode and its effect

Temperature anomaly in the Indian Ocean is closely related to that in the Pacific Ocean because of the Walker circulation and the Indonesian throughflow. So only the El Ni?o/Southern Oscillation (ENSO) in the Pacific cannot entirely explain the influence of sea surface temperature anomaly (SSTA) on climate variation. The tropical Pacific-Indian Ocean temperature anomaly mode (PIM) is presented based on the comprehensive research on the pattern and feature of SSTA in both Indian Ocean and Pacific Ocean. The features of PIM and ENSO mode and their influences on the climate in China and the rainfall in India are further compared. For proving the observation results, numerical experiments of the global atmospheric general circulation model are conducted. The results of observation and sensitivity experiments show that presenting PIM and studying its influence are very important for short-range climate prediction.     

Signal propagations and linkages of subsurface temperature anomalies in the tropical Pacific and Indian Ocean

The propagation characteristics of signals along different zonal-time profiles are analyzed using surface and subsurface temperature anomalies over the tropical Pacific and Indian oceans. Analyses show that there are intrinsic relationships between El Nio events in the eastern equatorial Pacific and dipole events in the equatorial Indian Ocean. In the region of tropical North Pacific between the equator and 16°N, there is a circle of propagation of subsurface temperature anomalies. El Nio events only happen when the warm subsurface signals reach the eastern equatorial Pacific. Dipole events are characterized when a warm subsurface signal travels along off-equatorial Indian Ocean to the western boundary. From these analyses, we believe that subsurface temperature anomalies can be considered to be the oceanographic early signal to forecast El Nio events in Pacific Ocean and dipole events in Indian Ocean, respectively.     

El Niño/Southern Oscillation and tropical Pacific climate during the last millennium

Any assessment of future climate change requires knowledge of the full range of natural variability in the El Ni?o/Southern Oscillation (ENSO) phenomenon. Here we splice together fossil-coral oxygen isotopic records from Palmyra Island in the tropical Pacific Ocean to provide 30-150-year windows of tropical Pacific climate variability within the last 1,100 years. The records indicate mean climate conditions in the central tropical Pacific ranging from relatively cool and dry during the tenth century to increasingly warmer and wetter climate in the twentieth century. But the corals also document a broad range of ENSO behaviour that correlates poorly with these estimates of mean climate. The most intense ENSO activity within the reconstruction occurred during the mid-seventeenth century. Taken together, the coral data imply that the majority of ENSO variability over the last millennium may have arisen from dynamics internal to the ENSO system itself.