Relationship between El Ni(n)o and sea surface temperature variation in coastal region of Yellow Sea and East China Sea

利用黄、东海沿岸8个长期水文观测站多年海表温度资料,分析黄、东海沿岸海表温度的季节和年际变化特征,重点分析在1982-1983年和1997-1998年两次厄尔尼诺年期间的异常变化,以及ENSO影响黄、东海沿岸海表温度的可能机制.结果表明,在厄尔尼诺发生年,夏季风较弱,鄂霍次克海高压加强,西太平洋副高位置偏南,强度偏强,江淮流域及长江中下游降水偏多,黄、东海沿岸海表温度偏低.黄、东海沿岸海表温度受到ENSO和PDO(太平洋年代际振荡)的影响和调制,在厄尔尼诺发生的前冬半年及当年,黄、东海沿岸海表温度偏低;在厄尔尼诺发生次年,黄、东海沿岸海表温度偏高.厄尔尼诺对黄、东海沿岸海表温度变化的影响通过海洋和大气2个通道,1982-1983年海表温度异常以负异常为主,1997-1998年海表温度异常以正异常为主;ENSO期间,北赤道流减弱,黑潮流量减少,海表温度降低.海表温度受局地气温影响显著,如果ENSO期间东亚气温升高,则黄、东海沿岸海表温度偏高.     

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。     

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...     

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.     

2008年澎湖海域寒害事件的EOF分析

2008年2月浙闽沿岸流的冷水异常地入侵台湾海峡澎湖水域,造成大量损失.为明确其发生过程中海表温度场、流场及风场间的相互关系,通过总结浙闽沿岸流两种流态变化特征,利用经验正交函数法(EOF)和矢量经验正交函数法(VEOF)分析NGSST的海表温度资料、数学模式的海表流场数据和Mercator的海表风场数据,从海表流场和风场角度讨论寒害事件发生的原因.结果表明,在长时间、高强度的东北季风驱动下,强大的浙阅沿岸流把大量冷水带到台湾海峡,从而引起寒害事件的发生.     

ENSO事件对云南短期气侯影响的研究

利用云南1951～1997年逐月降水和气温资料和全于1951～1997年月平均海温资料,统计了云南降水和气温对赤道东太平洋海表温度变化的响应,结果表明：云南降水和气温与赤道东太平洋海温的异常有着密切的关系。     

赤道太平洋障碍层的年际演变及其与厄尔尼诺-南方涛动事件的关联

利用2004—2017年BOA_Argo网格数据集系统分析了赤道太平洋障碍层厚度的年际演变及其与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件的关联.在年平均意义上,热带太平洋障碍层在暖池区存在明显的年际变动,其厚度变化幅度可达15m以上.多变量经验正交函数分解的主模态表明:西太平洋暖池区降水与障碍层的异常场分布型态吻合,都呈现明显的东(正)西(负)反相位分布,降水的正(负)异常造成了障碍层的正(负)异常;且与ENSO事件高度相关(相关系数0.87),存在显著的2～4年的年际变化主周期信号.针对赤道太平洋障碍层的纬向迁移分析表明:对应于厄尔尼诺(拉尼娜)年,赤道太平洋偏厚的障碍层位置显著东(西)移,且与暖池东部边缘和海表盐度(SSS)锋的纬向迁移大致处于同一位相.在大多数情况下,较厚的障碍层局限于暖池的东部边缘内(170°W以西),位于SSS锋附近或偏西;SSS锋附近的障碍层可能归因于水平平流、强降水及开尔文波.在2015年9月至2016年2月期间,赤道中太平洋的SSS锋消失,对应着厚障碍层的消失,表明厚障碍层的位置与西太平洋暖池东部边缘内SSS锋的纬向位置密切相关.     

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。     

中国近海海表叶绿素及环境要素的空间分布和季节变化特征

基于中国近海海表生态动力要素(如海表温度和叶绿素)的每日卫星观测和再分析资料,针对叶绿素浓度、海表温度、风场、海洋锋面的空间分布及其季节性变化规律进行分析.中国近海的叶绿素空间分布总体呈现近岸高、离岸低、海盆中岛礁周围相对较高的分布特征.月均叶绿素浓度在大部分海区呈现显著的季节性变化,且存在明显的空间差异性,南海北部冬季较高而其他季节较低,东海、黄海和渤海海域春季较高而其他季节较低.进一步分析海表温度、风场、海洋锋面的分布特征和季节性变化,对比叶绿素的时空分布规律,结果表明：近岸海表温度多低于离岸海表温度,东海西侧发育出的冷舌向东南扩张,该区域面积在春季达到最大值;叶绿素浓度分布的季节变化有相似特征,叶绿素浓度较高的季节盛行东风和东北风,锋面频率最大值的区域与叶绿素浓度高值区域重合,说明叶绿素浓度与海表温度、风场、海洋锋面具有潜在关系.为刻画各参数的季节性特征,对各自时间序列进行正弦函数拟合,结果显示参数的季节变化特征在不同区域呈现不同的振幅、相位和显著性水平,表明尽管季节性特征主导了大部分海域动力和生态过程的变化,开展特定区域的季节性分析前有必要对其季节性变化的显著性进行评估.上述结...     

区域气候模式对ENSO—PSAC-东亚气候异常桥的模拟能力检验

利用区域气候模式RegCM3对1982／1983年及1998／1999年的10月至次年2月的中国东南部降水进行了模拟试验,考察了模式对ENSO年份菲律宾反气旋活动的模拟能力。结果表明：RegCM3能够较好地模拟ENSO年份我国东南部的降水异常;垂直环流、水汽输送通量及其散度异常场的模拟结果均与实际吻合,并能解释降水异常的原因;另外,RegCM3成功地模拟出ENSO年份菲律宾海上的反气旋的活动情况。该模式适用于ENSO年份冬季东太平海温异常-东亚气候异常的研究。     

冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系

利用1957-2001年冬季的北极海冰资料、中国160站气温资料以及NCEP再分析的大气环流资料分析了冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系.过去44年来,北极海冰面积总体上具有减小趋势(鄂霍次克海是例外,那里海冰面积有增加趋势),相应地北极涛动趋于增强,我国大部分地区趋于增暖.叠加这种趋势变化之上的是年际变化.在年际时间尺度上,冬季海冰变化的主要空间型表现为格陵兰海和白令海的海冰异常总是和鄂霍次克海、巴伦支海东部、喀拉海(新地岛附近)以及哈得孙湾的海冰异常符号相反,并且与500 hPa高度场上的EU和WP型遥相关对应.当冬季格陵兰海和白令海的海冰异常偏少,而鄂霍次克海、巴伦支海东部、喀拉海(新地岛附近)以及哈得孙湾的海冰异常偏多时,西伯利亚高压和阿留申低压都偏弱,冬季风减弱,东亚西风增强,我国冬季大部分地区温度升高;反之亦然.     

基于长短期记忆神经网络的西太平洋暖池变化预测

西太平洋暖池是热带太平洋西部由海表温度28℃等温线所划定的海域,也是热带太平洋海洋和大气之间大尺度变化现象——厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的重要组成部分.采用暖池面积、暖池强度、暖池质心纬度和暖池质心经度4个指数来表征暖池大小和位置,在此基础上构建了长短期记忆(LSTM)神经网络模型,通过优化序列长度、学习率和迭代次数3个超参数,对未来10年暖池面积、强度和质心位置的变化进行预测.经巴特沃斯滤波器平滑后发现,暖池各指数低频变化与多变量ENSO指数(MEI)之间存在相关关系,使用预测结果对2019—2028年ENSO事件的发生做出判断,演示了该模型的合理性.预测结果认为2019年底—2020年会出现厄尔尼诺现象,与现实中2019年底发生的厄尔尼诺现象相吻合.     

陕西冬季极端气温趋势及与AO和ENSO的关系

为提高冬季极端气温灾害风险预测水平,利用1960—2012年陕西冬季气温数据、AO指数及Ni?o3.4区海温指数等资料,对陕西冬季极端气温变化趋势与AO、ENSO的关系进行了分析.结果表明,陕西极端暖(冷)日数在1960—2012年都呈上升(下降)的趋势;在20世纪80年代中后期有明显转折,转折后冷日数的年际变幅减小,冬季极端冷日数的变幅要大于极端暖日数的变化.相关性分析和概率密度函数(PDF)估计表明,AO和ENSO在不同的年代对陕西冬季的极端气温影响有差异;ENSO和AO位相不同,陕西不同地区极端暖(冷)事件发生的概率也存在差异.通过ENSO、AO在冬季不同位相综合配置下的气温分布和ENSO年冬季气温分布对比表明,陕西冬季极端气温是受ENSO和AO的综合影响,且不同位相的综合配置对陕西冬季不同地区的影响存在差异.     

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)。     

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.     

吕宋海峡及其周边海域海表温度的季节变化特征

利用海表温度的遥感资料,分析了吕宋海峡及其周边海域海表温度的季节变化及其区域特征,并初步分析了其主要特征的形成原因.研究结果表明:冬季海表温度除受太阳辐射、东北季风的影响外,还受该区域海流、海陆分布的影响,因此温度场呈现出多个水舌结构;夏季海表温度空间分布较均匀,冬季的水舌结构基本消失;同时在台湾梅峡西岸以及吕宋岛东、西两侧海域分别出现上升流导致的低温区和大于30.0 C的高温区,后者主要受海面辐射、海流等的影响.绝大部分研究海域内的海表温度极大值出现在7月,但在吕宋岛以西海区、台湾海峡中北部海区海表温度极大值分别出现在5月和8月;相对而言,海表温度的极小值主要出现在1月,研究区域东北部124°～126°E海域推迟到2月.     

冬季太平洋海表温度与北半球中纬度大气环流异常的共变模态

根据近50年的全球海洋和大气再分析资料,利用奇异值分解和子波变换分析方法及绕极涡分析途径,揭示了冬季太平洋海表温度（SST）与北半球中纬度大气环流异常共变模态的时空特征．结果表明,冬季太平洋SST与北半球中纬度大气环流异常之间主要表现为两种时空结构显著不同的共变模态,即年际的ENSO模态和准20a时间尺度的年代际北太平洋模态．二者在空间结构上具有明显差异．对于年际ENSO模态,海洋异常表现为典型的ENSO型SST异常分布．其主信号在热带中东太平洋,次信号在北太平洋,两者变化位相相反;大气异常主要为PNA型波列,局限于太平洋一北美地区,具有局域性特征,对于年代际北太平洋模态,SST异常则主要限于中纬度北太平洋地区,表现为北太平洋中西部与北美西岸SST异常呈反相变化;大气异常则表现为整个中纬度西风带上纬向波列分布,具有纬向全球性特征,即不仅与PNA遥相关型联系,而且与太平洋上游的欧亚大气环流异常也有密切关系,当中纬度北太平洋异常冷时,则中纬度大气整个定常槽脊系统加强,反之,则减弱．进一步对大西洋分析表明,年代际北太平洋模态的产生很有可能与“两个海洋与一个大气”的耦合相互作用机制有关．     

大西洋年代际变率对中国气温的影响

大西洋年代际变率(Atlantic Multidecadal Variability,AMV),是指发生在北大西洋区域的海表温度准周期性冷暖异常变化。使用观测资料分析AMV指数及其空间分布。同时使用NCEP/NCAR和欧洲中心的两套再分析资料,对比分析AMV对冬、夏两季中国气温的影响以及与之相联系的环流形势。     

基于遥感资料的夏季广东沿岸上升流分布特征

【目的】研究广东沿岸夏季上升流的时空变化规律及其对沿岸区域气候的影响。【方法】采用Sobel梯度算法,综合MODIS海表温度和QuikSCAT海面风场资料对2003年夏季广东沿海上升流的范围、强度、持续时间等时空分布特征进行综合分析。【结果】广东沿岸海域存在明显的上升流现象,整体呈现强弱强的特征,在7月初出现具有明显上升流特征的低温表层水,至7月底低温水活动减弱至最低,于8月初又存在一个增强的过程;同时,上升流并非始终稳定存在。【结论】对比海表温度数据和风场资料可以发现,上升流的强度、持续时间等与风场的变化存在密切联系,风场是上升流的一个重要影响因素,此外,沿岸水团的分布也是影响广东沿岸上升流空间分布的重要因素。     

基于西沙群岛虚拟站的珊瑚礁白化监测分析

受全球变暖和人类活动的影响,珊瑚礁白化现象愈发严重,温度是影响珊瑚生长发育的主要因素之一。美国国家海洋和大气管理局基于海表温度开发了珊瑚礁白化监测产品,以此估算全球珊瑚礁白化程度并进行白化预警。根据2013—2016年西沙群岛虚拟站的海表温度,对该站周围海域的珊瑚礁进行白化监测分析。结果表明,西沙群岛站附近的珊瑚可能正在经历珊瑚白化甚至死亡,其中2014年海表温度异常情况最为严重,珊瑚礁白化可能性极大。