热带西太平洋和东印度洋对ENSO发展的影响

分析了从1955～1998年44a热带西太平洋次表层海温距平资料,指出在这一期间共发生了11次E1 Nino事件,这些事件的初始海温正距平无一例外地都在 "暖池"次表层160 m附近生成,发展到一定强度,到西太平洋出现异常的持续西风距平后,暖的海温距平沿着气候的温跃层向东向海表传播,经过1 a左右的时间,传播到赤道东太平洋海表的E1 Nino 3或1、2海域形成通常认为的El Nino事件.进一步分析1960～1999年的850 hPa风场指出,在热带西太平洋西风距平爆发前,赤道东印度洋已经有距平西风持续维持了2 a左右(西南季风),然后距平西风快速地向东发展产生热带西太平洋的距平西风,或真正的强西风,致使西太平洋出现E1 Nino爆发不可缺少的条件之一,在这40 a中,这一过程对所有的El Nino事件无一例外.同样的分析方法也用到这44 a中的La Nina事件,冷的海温距平也都首先在"暖池"的次表层形成,然后沿着温跃层向东向表层传播,在热带西太平洋出现东风前,印度洋也早已是持续的东风.     

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.     

热带印度洋和太平洋海气相互作用事件间的联系

在次表层海温距平极值面上海温距平的分布和变化表明,热带西、东印度洋的海温距平呈偶极子模态,即当西印度洋海温距平为正(负)时,东印度洋海温距平为负(正),偶极子模态的海温距平分布在热带太平洋同样存在,两大洋海温距平的偶极子模态间有密切的联系,在分析它们和850 hPa纬向风距平后指出,不仅这种海温距平偶极子模态的形成、发展是和这两大洋热带上空Walker环流相互作用的结果,同时正是Walker环流异常把两大洋的海温距平变化联系起来.     

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.     

太平洋海温演变的时空结构

运用转动复自然正交展开(RCEOF)分析近50年太平洋海温场的时空结构,得出在赤道中、东太平洋和40°N 附近有两个海温异常强信号中心;赤道东海岸太平洋海温异常信号(对应ENSO信号)在几个月到半年左右传播到赤道西太平洋;海温主要周期大部分落在3～10d的范围内,还存在年和准两年变化。     

夏季热带印度洋季节内振荡的北向传播特征

利用高分辨率的卫星资料和再分析资料,详细地探究1985—2017年夏季(5—10月)热带印度洋季节内振荡(TISO)的北向传播过程和特征。结果表明,印度洋TISO的北向传播可以分为3类:稳定型,对流信号起源于赤道以南,印度洋西部,稳定地向北传播至印度半岛北部;衰减型,前期与稳定型相似,但向北传播至孟加拉湾附近后迅速衰减;增强型,前期在赤道附近信号较弱,大约10天后,对流信号从印度半岛南部开始显著增强,并发展至喜马拉雅山脉以南。TISO北向传播过程中伴随显著的东风切变异常、海表面温度异常和边界层水汽扰动,三者在不同类型的北向传播中起不同的作用。对流事件北侧的海温正异常会促进对流的北向传播,在稳定型和衰减型的赤道传播过程中都起到显著的作用,增强型传播过程中海温正异常在对流南侧更显著,会抑制对流的北向传播。东风垂直切变机制为稳定型和增强型的稳定北向传播提供持续的动力,在事件后期的影响更加显著。边界层水汽扰动的经向不对称性在稳定型事件前后、衰减型事件前期以及增强型事件发生时加剧大气的不稳定性,诱导对流系统向北移动。研究结果有助于提高东南亚夏季季节内降水预测的准确性。     

一个改进的海气耦合模式及其数值模拟

基于“线性统计修正”同步耦合方案,把中国科学院大气物理研究所两层大气环流模式同具有较高分辨率的热带太平洋环流模式耦合起来,长期数值积分表明,模式不但能够模拟出真实合理的平均气候状态及其季节变化,还能模拟出与观测接近的年际气候变率,这种年际变率在热带太平洋表现为海温在次表层达到其是大值并一在赤道上的沿斜晶层自西向东传播而在赤道两侧则自东向西传播,从而构成了主周期为４ａ左右的循环过程。     

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.     

冬季Hadley环流与热带海表面温度的关系及其对中国气候的影响

利用1979-2021年全球海表面温度(SST)、气象再分析资料等数据,探讨冬季Hadley环流(HC)的变率及其与热带SST异常的关系,研究其对中国同期降水量和气温的影响.结果表明, HC的EOF₁模态(46.2%)是上升支在10°S左右的主体位于北半球的非对称模态,包含年代际和年际变率.年代际变率与印度洋(20°S～20°N, 50°～90°E)SST南北不均匀增暖趋势有关(南半球大于北半球);年际变率与El Ni?o事件下印度洋(10°S～10°N, 50°～90°E)异常SST经向梯度沿正方向为0的位置出现在南半球有关. EOF₂模态(16.7%)是关于赤道对称模态,仅体现年际变率,与El Ni?o事件下热带东太平洋(180°E～90°W)异常对称的经向热力结构有关.两个主模态与中国同期降水量和气温均呈正相关.在EOF₁(EOF₂)模态影响下,中国东南沿海地区(南方地区东南部)降水偏多,与110°～120°E异常反环流有关. EOF₁模态下,中国西北-中部地区存在气温正...     

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.     

大气环流中ENSO循环的动力统计分析

采用三度空间矢量的EOF分析方法,即将热带地区1948—2003年1月份标准等压面1000,850,700,500,300,200,50hPa上的偏差风场看作一个整体,作复EOF分析,对大气环流中的ENSO循环进行动力统计诊断,用以揭示ENSO循环与Walker环流异常的关系.诊断结果表明:第一模态与ENSO密切相关,其在热带太平洋上的大气中有两条垂直运动大值带,位置相应于当月太平洋上的赤道辐合带和南太平洋辐合带;在El Ni(?)o年,在对流层低层Walker环流有强西风异常而在对流层高层则有强东风异常,该模态是热带太平洋海气相互作用的结果.第二模态最强的垂直运动带的位置与当月印度洋赤道辐合带相吻合,该模态主要体现了热带印度洋海气相互作用的结果;当偏差风场有第二模态空间场的分布,但强度较弱甚至有风向反转时,可有El Ni(?)o现象发生,反之必不发生.第三模态与ENSO循环无关.     

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。     

重庆地区秋季连阴雨气候特征及前兆信号分析

根据1961—2012年重庆地区34个气象观测站的逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析数据集中的高度场格点资料和NOAA的海温逐月资料,分析了重庆地区秋季连阴雨的气候特征、气候背景与前兆信号.结果表明:近52年来重庆地区秋季连阴雨频数呈线性增多趋势.重庆地区秋季连阴雨偏多(偏少)同期环流对应乌拉尔山地区高度场偏低(高),欧亚中高纬度地区盛行经向(纬向)环流,赤道东太平洋区域海温偏低(偏高).前期春季、夏季孟加拉湾地区、我国南海地区500hPa高度场、赤道中东太平洋地区海温,特别是Nio3.4区的海温异常变化是重庆地区秋季连阴雨出现异常偏多(少)值得关注的前兆信号.     

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.     

热带太平洋和印度洋海温对东南亚降水的影响

 应用谱分析的方法,讨论了东南亚降水分别与热带印度洋和太平洋海温的关系.得出热带印度洋和太平洋海温变化对东南亚降水影响的最佳落后时间长度.同时找出了上述2片海域对东南亚降水影响的几个关键区,它可以作为东南亚旱涝预报的强信号因子.     

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。     

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。     

台湾春雨对强ElNio事件的响应

根据台湾地区6个测站的51年(1950～2000年)逐月降水资料和美国NCEP／NCAR再分析资料．分析了台湾地区春季降水异常对1982年至1983年间、1997年至1998年间2次强El Nin^～o事件的响应特征。分析表明，台湾春季降水对强El Nin^～o事件有明显的响应，在强El Nin^～o年，台湾春季降水异常偏多。强El Nin^～o年的冬季和春季，南亚和我国华南高空出现强西风，且南支西风扰动活跃，导致华南地区及台湾地区冬春降水增多。在强El Nin^～o年的对流层低层，台湾东南侧太平洋上反气旋环流加强。导致台湾地区低层西南气流强盛，从而有利于台湾降水的增加。     

台湾春雨对强ElNio事件的响应

根据台湾地区 6个测站的 5 1年 ( 1 95 0～ 2 0 0 0年 )逐月降水资料和美国 NCEP/NCAR再分析资料 ,分析了台湾地区春季降水异常对 1 982年至 1 983年间、1 997年至 1 998年间 2次强 El Nino事件的响应特征。分析表明 ,台湾春季降水对强 El Nino事件有明显的响应 ,在强 El Nino年 ,台湾春季降水异常偏多。强El Nino年的冬季和春季 ,南亚和我国华南高空出现强西风 ,且南支西风扰动活跃 ,导致华南地区及台湾地区冬春降水增多。在强 El Nino年的对流层低层 ,台湾东南侧太平洋上反气旋环流加强 ,导致台湾地区低层西南气流强盛 ,从而有利于台湾降水的增加。     

赤道东太平洋海表水温变化的多层次结构特征分析

以小波理论为基础来进行赤道东太平洋海表水湿变化的多层次结构特征分析,结果表明,赤道东太平洋海表水温的变化表现十分明显的多层次演变结构和突变特征,一级保留信息能较好反映从１９１年以来的历次厄尔尼诺事件和反厄尔尼诺事件,并对这些事件的强度,层次结构和突变等重要信息给予良好的表现,二,三级保留信息则分别反映了赤道东太平洋海温在另一层次里演变的结构特征,是对一级保留信息的增加和完善。