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。     

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．     

FGCM-1.0耦合模式对热带印度洋偶极子的模拟

分析了由中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)新近发展的耦合气候系统模式(FGCM-1.0)已积分300a的结果中40a模拟结果,通过与多种观测资料的对比分析,讨论了热带印度洋海温的气候变率特征,并对气候变率中存在的热带印度洋偶极子(IOD)进行了重点讨论.结果表明:该模式能够模拟出热带印度洋海表温度距平(SS-TA)气候变化的整体一致性和偶极性的特征,可以模拟出IOD出现的不规则年际变化特点;模拟的IOD表现为1至5a周期变化,其中具有统计性检验的周期集中在1至3a之间;模拟的IOD存在季节位相锁定,其主要发生在8至10月份,在10至12月份发展到盛期;该模式较好地模拟出IOD期间热带印度洋东西相反的海面高度距平分布以及表层洋流距平的分布;该模式能够再现IOD期间海表面风应力异常和海-气界面热通量异常的基本分布特征.但FGCM-1.0模式也存在一些不足之处,对热带印度洋SSTA整体一致性变化的模拟偏弱,对SSTA的偶极性变化模拟偏强;模式模拟的IOD的发生和发展要滞后观测约2至3个月.     

秋季ENSO与IOD对东亚副热带西风急流的协同影响

利用美国国家环境预测中心/国家大气研究中心1979-2020年的再分析资料、 Ni?o3.4、印度洋偶极子(IOD)和副热带西风急流(SWJ)指数,研究秋季厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和IOD对SWJ的协同影响及其机理.秋季SWJ强度、位置与ENSO和IOD存在显著相关,急流强度指数与Ni?o3.4和IOD指数的相关系数分别为-0.32和-0.31;急流轴指数与Ni?o3.4和IOD指数的相关系数分别为-0.75和-0.34,即当ENSO和IOD位于正(负)位相时, SWJ减弱(加强),急流位置偏南(北). ENSO和IOD事件对SWJ具有协同影响,表现为ENSO和IOD暖位相或冷位相会同时发生,且ENSO和IOD暖事件或冷事件共同发生时对SWJ的影响较其单独作用有放大效应,即当ENSO和IOD正(负)位相共同发生时, SWJ减弱(增强)幅度更大. ENSO和IOD事件可通过大气斜压性和Hadley环流影响SWJ.当ENSO和IOD正事件共同发生时, 200～500 hPa处的经向气温梯度出现负异常,纬向风速随高度增加增大得更慢,使SWJ减弱; Hadley环流在不同ENSO和IOD...     

ENSO、NAO、IOD和PDO对珠江流域降水的影响研究

通过旋转经验正交分解法,将珠江流域季节和年降水分为时间分量和相应的空间特征,研究了珠江流域降水与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、北大西洋涛动(NAO)、印度洋偶极子(IOD)和太平洋10 a涛动(PDO)的遥相关关系。同时,通过分析季节和年降水发生天数及强度的变化与ENSO、NAO、IOD和PDO指数的关系,探讨了上述气候指标对降水的影响机制。研究结果表明:1 ENSO和NAO是导致珠江流域季节降水和年降水发生变化的主要因素。春季降水与NAO和PDO成正相关,与ENSO和IOD成负相关;夏季降水与NAO成负相关;秋季降水与ENSO和IOD成正相关;冬季降水与ENSO和NAO成正相关;年降水与NAO和IOD成正相关。2 ENSO、NAO、IOD和PDO对珠江流域季节和年降水的影响主要是通过改变降水天数与降水强度来达到的,同时这种影响具有季节的差异性。     

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。     

热带印度洋海温变化对东亚地区臭氧层分布的影响

利用英国Hadley中心的海温和NASA的臭氧混合比的月平均再分析资料,计算表征热带印度洋海温变化的主模态(IOB、IOD)的IOBI指数和IODI指数,分析了1980—2015年间热带印度洋海温异常与东亚地区平流层臭氧混合比之间的相关关系,探讨了热带印度洋海温变化对东亚臭氧层分布的影响.结果表明:(1)热带印度洋海温变化对东亚地区平流层臭氧分布有明显的影响,并且与IOB、IOD的时间变化规律相一致;(2)IOBI、IODI与东亚平流层臭氧变化具有一定的相关关系,特别是在春、秋季节时,平流层低层(70 h Pa)和中层(40h Pa)高度处两者间的相关性尤为显著.     

北半球对流层气候异常对热带印度洋海温偶极子型振荡的响应及动力机制解释

利用诊断和数值模拟的方法,探讨了印度洋海温偶极子型振荡（Indian Ocean Dipole,IOD）和北半球对流层气候异常之间的遥相关模态及动力机制。研究结果显示：北半球对流层位势高度异常场存在和IOD变化密切联系的遥相关作用中心,该作用中心呈正负相间的Rossby波列形状分布,该Rossby波列从印度东北部出发,向东北方向发展,进入北半球中高纬度和北极地区。在北极地区该遥相关的特征最为明显。研究结果还进一步显示了大气行星波的能量传播是IOD和北半球对流层气候异常之间遥相关的一种可能的联系方式。     

热带印度洋海面温度与高度的相关性分析

基于海面温度与海面高度异常的月均数据,采用EOF、SVD和功率谱分析等方法,对热带印度洋海面温度与海面高度进行特征分析,研究两者在时空结构上的相关性。利用EOF方法分析出海面温度第二模态与海面高度第一模态的空间结构类似,呈现偶极型。相关分析与功率谱表明,两模态的时间序列存在滞后相关和类似的周期结构。SVD结果显示,第一耦合模态的相关系数达0.7左右,且左右场的空间形态呈现东西反相。这表明,海面高度偶极型与海面温度的单极型和偶极型存在着相关。同时,海面高度指数也表现与偶极子指数类似的结构特征。针对上述诊断分析事实特征,对海面温度和海面高度偶极子形成的物理机制进行了初步分析,总结了前人所做的一些工作,指出其中可能的影响因素。     

Indian Ocean temperature dipole and SSTA in the equatorial Pacific Ocean

The observed sea surface temperature (SST) data of recent 100 years are analyzed and the existence of the Indian Ocean temperature dipole in the equatorial region is exposed further. It is very clear that the amplitude of the positive phase (higher SST in the west and lower SST in the east than normal) is larger than that of the negative phase (higher SST in the east and lower SST in the west). The dipole is stronger in September-November and weaker in January-April than in other months and it also appears obviously inter-annual and inter-decadal variations. Although the Indian Ocean dipole in the individual year seems to be independent of ENSO in the equatorial Pacific Ocean, in general, the Indian Ocean dipole has obviously negative correlation with the Pacific Ocean dipole (similar to the inverse phase of ENSO mode). The atmospheric zonal (Walker) circulation over the equator is fundamental to relate the two dipoles to each other.     

Decadal variability of the IOD-ENSO relationship

Using three kinds of over 100-year sea surface temperature （SST） datasets as well as three-dimensional wind data from NCEP/NCAR, this paper documents the decadal variability of the Indian Ocean Dipole （IOD）-EI Nino/Southern Oscillation （ENSO） relationship. During 1948--1969, positive （negative） IOD and warm （cold） ENSO events were more independent of each other. But after 1970, they tended to occur in the same year. ENSO would influence the whole life span of IOD, and IOD also affects the developing phase of ENSO. Considering the climatological background SST, low-level winds and also equatorial vertical circulations, it is revealed that the decadal variability of the IOD-ENSO relationship may be caused by the enhanced Walker circulation with increased rising motion over the Maritime Continent after 1970. Warmer SST around the Maritime Continent gives rise to anomalous low-level convergence and intensified convection there, which apparently increases the SST linkage between the eastern Indian Ocean and the western Pacific and thereby the interaction between the IOD and ENSO event.     

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。     

Seasonal characteristics of the Indian Ocean Dipole during the Holocene epoch

The Indian Ocean Dipole (IOD)--an oscillatory mode of coupled ocean-atmosphere variability--causes climatic extremes and socio-economic hardship throughout the tropical Indian Ocean region. There is much debate about how the IOD interacts with the El Ni?o/Southern Oscillation (ENSO) and the Asian monsoon, and recent changes in the historic ENSO-monsoon relationship raise the possibility that the properties of the IOD may also be evolving. Improving our understanding of IOD events and their climatic impacts thus requires the development of records defining IOD activity in different climatic settings, including prehistoric times when ENSO and the Asian monsoon behaved differently from the present day. Here we use coral geochemical records from the equatorial eastern Indian Ocean to reconstruct surface-ocean cooling and drought during individual IOD events over the past approximately 6,500 years. We find that IOD events during the middle Holocene were characterized by a longer duration of strong surface ocean cooling, together with droughts that peaked later than those expected by El Ni?o forcing alone. Climate model simulations suggest that this enhanced cooling and drying was the result of strong cross-equatorial winds driven by the strengthened Asian monsoon of the middle Holocene. These IOD-monsoon connections imply that the socioeconomic impacts of projected future changes in Asian monsoon strength may extend throughout Australasia.     

A dynamic view of the tropospheric teleconnection between IOD and the Pacific Ocean

The tropospheric teleconnection pattern between the Indian Ocean Dipole （IOD） and the Pacific Ocean was studied using GISST and NECP/NCAR reanalysis data. Results show that a structure of Rossby wave train extends from the tropical Indian Ocean over southern subtropical regions of Australia and Pacific Ocean to the tropical Pacific Ocean, where a strong correlation between IOD and geopotential height （GH） anomaly of Pacific Ocean exists. Energy propagating pathways of the planetary wave with wave numbers 1-3 are qualitatively in agreement with the Rossby wave train, which implies that the energy propagation of the stationary planetary wave could be responsible for the tropospheric teleconnection between IOD and tropical Pacific Ocean.     

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.     

亚澳季风区内水汽汇的准两年振荡及其与大气环流的关系

利用1950-2000年大气视水汽汇资料,分析了亚澳季风区内水汽汇准两年振荡的变化特征及其与大气环流的关系.亚澳季风区内水汽汇有显著的准两年振荡,其关键区位于西太平洋暖池、孟加拉湾、东南印度洋和西南印度洋,它们对应3种遥相关型.当暖池水汽汇偏强时,我国华南为偏北风距平,东亚季风区水汽汇偏弱;印度洋水汽汇距平呈现为偶极子分布,东南印度洋附近水汽汇偏强时,东南印度洋至赤道西印度洋为偏西风距平,赤道西印度洋水汽汇偏弱;孟加拉湾水汽汇偏强时,孟加拉湾至西南印度洋为偏南风距平,西南印度洋的水汽汇偏弱.反之亦然.