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。     

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.     

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.     

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.     

黄、东海沿岸海表温度变化与厄尔尼诺的关系

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。     

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.     

粤东暴雨中心前汛期降水异常的环流特征及前兆性信号分析

研究了1967～2018年粤东暴雨中心前汛期降水的年际变化,以及降水异常对应的环流异常特征,并对降水异常的前兆性信号特征进行分析。研究结果表明:1990年以后粤东暴雨中心前汛期降水年际变率增强,2005年以后降水偏多年异常增多。降水异常年的环流特征差异显著,偏多年对流层中上层高空急流增强,副热带高压范围偏大西脊点偏西,东亚大槽偏深,江南地区偏南风减弱,有利于粤东辐合增强;偏少年高空急流减弱位置偏北,副热带高压范围偏小,大陆高压增强,底层我国东部地区偏南风一致减弱,不利于粤东辐合。降水偏多(偏少)年的前兆性信号主要表现为极地海冰偏少(偏多)以及赤道东太平洋暖(冷)海温异常。进一步研究表明,高空急流以及东亚大槽和前期极地海冰异常有关,而副热带高压和前期赤道东太平洋海温有关。     

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。     

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。     

赤道太平洋中东部海温异常与中国东部降水异常的统计关系

厄尔尼诺和拉尼娜海洋现象对世界气候的影响非常大,我国东部地处太平洋西岸,降水明显受其影响.本文从1950~1999年50年赤道太平洋中东部海温距平资料入手,得出厄尔尼诺现象和拉尼娜现象50年的表现特征.然后对中国东部夏季降水异常情况进行统计,分析了太平洋海温异常与中国东部降水异常的统计关系.并因此得到El Nino年华北显著偏旱,淮河流域El Nino年出现涝灾的概率达到50%,长江中下游地区出现在El Nino年和La Nina年的旱涝年数相差不大,华南在El Nino年出现的旱年数占全部旱年的50%等一些有意义的结论.     

厄尔尼诺刚走,拉尼娜又将来袭

正世界气象组织近日在日内瓦发布公报说,2015年至2016年的强厄尔尼诺已于今年5月结束,但今年第三季度将可能出现弱拉尼娜事件。据介绍,厄尔尼诺是太平洋赤道中东部海域水温异常升高引起的一种气候现象,拉尼娜则与之相反,指相关海域水温异常降低的现象,两者常被合称为厄尔尼诺/南方涛动现象(ENSO)。世界气象组织表示,从历史上看,拉尼娜事件大多紧随厄尔尼诺事     

ENSO和NAT对河南汛期降水的协同影响

利用1981—2020年河南夏季114站降水资料和欧洲中心第五代再分析资料,通过合成分析、t检验等气候诊断方法,对河南汛期降水异常大气环流特征及其早期驱动因子进行分析.合成分析结果表明：河南汛期降水偏多年,强盛的南亚高压与低层气旋性异常环流配合,利于高空风场辐散及大气的上升运动;河南上游的气旋性异常环流不断输送冷空气,并与西伸偏强的西太平洋副热带高压配合,使得南海、孟加拉湾和西太平洋有水汽输送至河南,而汛期降水偏少年仅有西太平洋的水汽输送至河南;汛期降水偏多年对应太平洋海温从厄尔尼诺转为拉尼娜和冬季到夏季持续的北大西洋三极子负位相.经波作用通量诊断结果表明：大西洋和太平洋的海温异常上空向西太平洋输送波通量,使得西太平洋副热带高压加强西伸北抬,进而形成有利于河南汛期降水的水汽输送异常和大气环流.     

仙女.拉尼娜.反厄尔尼诺

何谓拉尼娜实际上,厄尔尼诺和拉尼娜是同一件事物(赤道太平洋海温异常)的两个方面。它们常常你走我来,轮流做桩。今年厄尔尼诺刚结束.拉尼娜就紧随而来,并不算什么怪事,可以说是正常情况。厄尔尼诺,是指赤道中东太平洋洋面上发生大范围的持久性的(半年至一年)异常升温(即海温为正距平),而且距平的数值达到了一定的标准的一种自然现象。它在消退时海温逐渐降低,又常会降低到平均值以下(即海温为负距     

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)。     

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。     

印度洋暖池热含量变化对低纬高原汛期降水的影响

 利用美国Scripps海洋研究所提供的1961—2003年的海洋热含量再分析资料、低纬高原148站降水资料和NCEP/NCAR环流再分资料,采用EOF分析、相关分析、合成分析等方法研究了印度洋暖池热含量变化,及其对低纬高原6—8月降水的影响及其可能原因.结果表明,印度洋暖池6—8月热含量变化E0F分析第1模态为全场一致型,解释方差为28%.印度洋暖池热含量与中国低纬高原6—8月降水的关系主要体现为与云南北部和东部等地区的显著正相关,这种相关关系源于前期2—4月,且随时间的推移其影响范围不断扩大,至同期时达到最好.在印度洋暖池热含量偏高年,暖池区持续的加热异常在东侧对流层低层激发出反气旋式环流异常,造成副高西伸,从而在副高外围形成一条自孟加拉湾向低纬高原区域的经向水汽输送带,为低纬高原区域输送大量的水汽,从而造成低纬高原区域降水增多.相反,在印度洋暖池热含量异常偏低时,西南风水汽输送带较弱,水汽输送无法穿越山脉输送到低纬高原区,造成低纬高原汛期降水偏少.
     

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.     

拉尼娜与自然灾害

拉尼娜和厄尔尼诺,是赤道中东太平洋海区表层水温分别比正常年份偏冷(海温负距平)和偏暖(正距平),且持续一定时间的一种自然现象。可以肯定地说,不论在厄尔尼诺年或拉尼娜年,世界上气象灾害都是会有的,但程度上会有很大不同。这主要是由于拉尼娜年份赤道太平洋海温分布形势和正常年份是一致的,即西暖而中东部冷,而厄尔尼诺年,整个热带太平洋海区温差却很小。而且,拉尼娜年赤道太平洋海区大范围上升和     

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.     

冬季北半球Hadley环流圈的增强及其与ENSO关系

对1948—2005年冬季(12月—次年2月)的质量流函数进行了经验正交分析(EOF),结果显示其主要是由两个空间模态组成,即关于赤道非对称和对称模态.进一步分析表明这两个模态具有明显不同的时间变化特征,它们分别代表了冬季北半球Hadley环流圈在年代际和年际尺度上的变化.非对称模态的时间系数(定义为非对称模态的强度指数AMI)呈现出显著的年代际增强趋势,表明该模态对北半球冬季Hadley环流圈在最近几十年的增强具有显著贡献.同时它还与热带海洋,尤其是印度洋到西太平洋暖池地区的海温相关显著.而对称模态时间系数(定义为对称模态强度指数SMI)主要体现了Hadley环流在年际尺度上的变化,它与ENSO之间的相关系数在整个时段都是显著的.结果还显示:冬季北半球Hadley环流与ENSO之间的相关系数在20世纪70年代中后期发生的年代际突变也很可能是由于非对称模态引起的.