局域Hadley环流及其与太平洋SST异常的联系

使用1979—2001年ERA-40月平均经向风计算了季风区(60～140°E)及Nio区(160°E～120°W)的质量流函数,并分析了两区Hadley环流的气候特征和强度变化,研究了Hadley环流强度与太平洋海表温度的联系。结果表明:(1)季风区气候态Hadley环流强于Nio区,环流位置偏北,夏半年尤为明显,造成差异的主要原因是海陆分布不均和赤道东太平洋冷水区的存在;(2)局域Hadley环流强度有明显的年际变化,23年来两区强度大致呈反相变化;(3)局域Hadley环流强度与太平洋海表温度关系密切,1月季风区(Nio区)环流强度与赤道中、东太平洋的Nio综合区海表温度负(正)相关,而与围绕着Nio综合区的c型区域海表温度正(负)相关,7月与1月的相关型基本一致,负相关比1月弱,特别是季风区;(4)ENSO事件对两区Hadley环流强度有不同影响,El Nio事件时季风区Hadley环流减弱、Nio区Hadley环流增强;La Nia时刚好相反,且Nio区的异常更明显。     

IMPACT OF ENSO ON THE PRECIPITATION OVER CHINA IN WINTER HALF-YEARS

In this paper, the impact of ENSO on the precipitation over China in the winter half-year is investigated diagnostically. The results show that positive precipitation anomalies with statistical significance appear over southern China in El Nio episodes, which are caused by the enhanced warm and humid southwesterlies along the East Asian coast in the lower troposphere. The enhanced southwesterlies transport more water vapor to southern China, and the convergence of water vapor over southern China increases the precipitable water and specific humidity. In La Nia episodes,although atmospheric elements change reversely, they are not statistically significant as those in El Nio periods. The possible physical mechanism of the different impact of ENSO cycle on the precipitation over southern China is investigated by analyzing the intraseasonal oscillations(ISOs) in El Nio and La Nia winter half-years, respectively. By comparing the characteristics of ISOs in El Nio and La Nia, a physical mechanism is proposed to explain the different responses of the precipitation over China to ENSO in the winter half-year. In El Nio episodes, over western North Pacific(WNP) and South China Sea(SCS) the ISOs are inactive and exert little effect on water vapor transport and convergence, inducing positive precipitation anomalies with statistical significance over southern China in El Nio episodes. In La Nia episodes, however, the ISOs are active, which weaken the interannual variation signals of ENSO over WNP and southern China and lead to the insignificance of the interannual signals related to ENSO. Therefore, the different responses of precipitation over China to ENSO in the winter half-year are possibly caused by the difference of intraseasonal oscillations over WNP and SCS between El Nio and La Nia.     

两个典型ENSO季节演变模态及其与我国东部降水的联系

本文根据1950~2014年月平均海温和大气环流资料以及中国160站降水等资料,利用扩展经验正交函数（EEOF）分析、相关分析以及合成分析等方法,分析了太平洋海温季节演变的主导模态,并探讨了各模态与中国东部降水和东亚环流季节变异的关系及其联系的物理过程。结果表明,ENSO（El Ni?o/Southern Oscillation）季节演变存在2个主导模态,包含4种类型:El Ni?o持续型、La Ni?a持续型、La Ni?a转El Ni?o型和El Ni?o转La Ni?a型。发现不同模态和类型的ENSO季节变化过程我国东部降水距平的分布和强度都有明显差异。El Ni?o持续型和El Ni?o转La Ni?a型,冬春季和初夏均处在El Ni?o背景下,降水异常分布存在一定共性,但盛夏和秋季分别受El Ni?o和La Ni?a影响,降水异常分布差异十分明显,前者雨带北跳慢、位置偏南而后者雨带北跳快、位置偏北。La Ni?a持续型和La Ni?a转El Ni?o型也是如此,冬春季和初夏降水异常分布大致相似,但盛夏和秋季分别受La Ni?a和El Ni?o影响,前者雨带北跳快、位置偏北而后者雨带北跳慢、位置偏南。因此,利用ENSO做我国降水的气候预测时,不能只着眼于前期冬季El Ni?o或La Ni?a事件,还应考虑其未来演变所属的可能模态和类型。对他们之间联系的物理过程分析表明,不同ENSO季节演变模态和类型主要通过影响西太平洋副热带高压以及西风带经向型/纬向型环流调整及伴随的低纬暖湿水汽输送以及中高纬冷空气活动变化来影响我国东部降水。其中,西太平洋菲律宾群岛附近异常反气旋（或气旋）、赤道Walker环流和北半球Hadley环流分别是联系ENSO与西太平洋副热带高压活动和东亚西风带经向型/纬向型环流的重要环节。     

不同分布型El Nio事件次年宁夏春季降水的差异

利用1961~2014年春季宁夏20个气象站的降水及NCEP再分析等资料,重点分析了不同分布型El Nio事件次年宁夏春季降水的差异。结果表明:由于El Nio事件在1990年代以后主要转为中部型,宁夏春季降水对El Nio的响应也发生了变化,由之前在El Nio发生次年春季降水偏多,转为次年春季降水偏少。东部型和混合型El Nio事件次年春季,500 h Pa高度距平场上欧亚中高纬地区环流分布及700 h Pa水汽输送条件,均有利于宁夏出现降水;而中部型El Nio事件次年春季,青藏高原南侧以偏西风为主,青藏高原东南侧相对湿度较低,不利于宁夏春季出现降水。     

东部和中部型El Nio发展年中国区域夏季降水异常特征

分析了东部和中部型El Nio发展年海温分布特征及其对中国夏季降水影响的差异。结果表明:(1)东部型El Nio年的海温正距平中心发展快且强度比中部型El Nio年强。(2)两类El Nio发展年,中国夏季降水分布差异最大的是东北和华北地区,呈相反的分布,华南地区只是变化幅度不同,江淮流域降水一致偏少。(3)Walker环流分布的差异是两类El Nio年夏季降水分布差异的重要原因,其位于西太平洋地区下沉支的强弱以及有无上升支的分布,对西太副高和我国水汽的输送有明显影响。(4)500h Pa位势高度场的遥相关波列以及高低层大气的垂直运动也是造成两类El Nio年中国夏季降水分布差异的重要原因。     

El Ni?o和La Ni?a冬季增强型和减弱型及其对中国夏季旱涝的影响

根据El Ni?o和La Ni?a发生以后冬季赤道东太平洋海温距平的月际差定义了El Ni?o和La Ni?a冬季增强型和冬季减弱型, 讨论了El Ni?o和La Ni?a冬季增强型和减弱型冬、春、夏季大气环流、东亚季风及我国夏季降水和旱涝分布的特征.我国夏季降水和旱涝有明显差异的四种不同分布型可能与冬季所处ENSO循环的不同阶段以及大气环流和东亚季风对它的不同响应有关.提出了从El Ni?o和La Ni?a冬季不同型→大气环流和东亚季风→我国夏季降水和旱涝分布型的物理统计概念模型.     

El Ni(~n)o和La Ni(~n)a冬季增强型和减弱型及其对中国夏季旱涝的影响

根据El Ni(~n)o和 La Ni(~n)a发生以后冬季赤道东太平洋海温距平的月际差定义了El Ni(~n)o和La Ni(~n)a冬季增强型和冬季减弱型,讨论了El Nio和La Nia冬季增强型和减弱型冬、春、夏季大气环流、东亚季风及我国夏季降水和旱涝分布的特征.我国夏季降水和旱涝有明显差异的四种不同分布型可能与冬季所处ENSO循环的不同阶段以及大气环流和东亚季风对它的不同响应有关.提出了从El Ni(~n)o和La Ni(~n)a冬季不同型→大气环流和东亚季风→我国夏季降水和旱涝分布型的物理统计概念模型.     

南亚高压在平流层的特征及ENSO影响的进一步研究

为了搞清南亚高压在平流层的结构特征以及ENSO事件对它的影响，用较长时段的ECMWF再分析资料对南亚高压在平流层的结构特征进行了系统的分析研究，结果表明：南亚高压在垂直方向上最高只在平流层的低层存在，系统的最强出现在150 hPa高度附近，50 hPa以上高压及相应的反气旋环流已经消失；高压系统随着高度增加有略向西北方向倾斜的特征。在El Ni?o年和La Ni?a年南亚高压在平流层无论是位势高度场还是流场都有明显不同的异常变化，表明ENSO对南亚高压在平流层的结构有一定的影响，一般是El Ni?o时对应为较弱的南亚高压，而La Ni?a时对应略微偏强的南亚高压。     

Modulation of Convectively Coupled Kelvin Wave Activity in the Tropical Pacific by ENSO

The influence of El Nio-Southern Oscillation (ENSO) on the convectively coupled Kelvin waves over the tropical Pacific is investigated by comparing the Kelvin wave activity in the eastern Pacific (EP) El Nio, central Pacific (CP) El Nio, and La Nia years, respectively, to 30-yr (1982-2011) mean statistics. The convectively coupled Kelvin waves in this study are represented by the two leading modes of empirical orthogonal function (EOF) of 2-25-day band-pass filtered daily outgoing longwave radiation (OLR), with the estimated zonal wavenumber of 3 or 4, period of 8 days, and eastward propagating speed of 17 ms-1 . The most significant impact of ENSO on the Kelvin wave activity is the intensification of the Kelvin waves during the EP El Nios. The impact of La Nia on the reduction of the Kelvin wave intensity is relatively weaker, reflecting the nonlinearity of tropical deep convection and the associated Kelvin waves in response to ENSO sea surface temperature (SST) anomalies. The impact of the CP El Nio on the Kelvin waves is less significant due to relatively weaker SST anomalies and smaller spatial coverage. ENSO may also alter the frequency, wavelength, and phase speed of the Kelvin waves. This study demonstrates that low-frequency ENSO SST anomalies modulate high-frequency tropical disturbances, an example of weather-climate linkage.     

ENSO发展和衰减阶段的陕西夏季降水异常特征

利用1961—2008年陕西78个气象站夏季 (6—8月) 降水资料、NCEP/NCAR位势高度场和风场月平均再分析资料,采用合成及相关分析方法探讨ENSO发展和衰减阶段对陕西夏季降水异常的影响,以期为陕西夏季降水的气候预测提供线索和依据。结果表明:陕西夏季降水异常对ENSO发展和衰减阶段的响应存在显著差异,El Ni?o发展阶段和La Ni?a衰减阶段,陕西夏季降水偏少; El Ni?o衰减阶段和La Ni?a发展阶段,陕西夏季降水偏多; ENSO不同阶段对陕西7月降水影响最为显著。比较而言,El Ni?o事件对陕西夏季降水的影响更加显著。在El Ni?o衰减、La Ni?a发展阶段,西太平洋副热带高压偏强、偏西,东亚夏季风偏弱,而在El Ni?o发展、La Ni?a衰减阶段,西太平洋副热带高压偏弱、偏东,东亚夏季风偏强,El Ni?o过程对东亚夏季风强弱的影响更加显著。ENSO发展和衰减阶段通过影响大气环流变化和东亚夏季风的强弱,进而影响陕西夏季降水。     

两类中太平洋El Nio特征的对比分析

利用1979—2012年逐月Hadley中心海表温度、欧洲中期天气预报中心次表层海温、NCEP/NCAR风场再分析资料,对两类中太平洋(CP)El Nio及耦合的大气环流特征进行分析。结果表明,第一类CP El Nio(CP-ⅠEl Nio)增暖中心位于Nio4区且关于赤道对称;第二类CP El Nio(CP-ⅡEl Nio)的Nio4区与热带东北太平洋区域(NEP,130~110°W、15~25°N)同位相变化,冬季成熟后形成关于赤道非对称的带状增暖结构。进一步的研究表明,两类CP El Nio次表层结构存在差异:CP-ⅠEl Nio冬季次表层海温异常(SOTA)在中东太平洋与西太平洋呈显著偶极分布;CP-ⅡEl Nio在中、西太平洋位相相反但东太平洋异常较弱,且经向异常主要在赤道及其以北。两类CP El Nio耦合的大气环流特征不同:CP-ⅠEl Nio冬季异常Walker环流上升中心位于赤道上空,经向风向赤道辐合,低纬地区Hadley环流加强;CP-ⅡEl Nio冬季低层向北越赤道气流加强,Walker环流上升中心移到赤道以北,低纬地区Hadley环流减弱。     

El Nio事件次年中国东部夏季气温分布特征研究

利用Had ISST和NCEP/NCAR再分析资料,采用统计学方法分析了1949年以来El Nio事件次年夏季中国东部气温分布特征。结果表明,混合型El Nio次年夏季,中国东部气温距平表现为山东—淮河流域及华南沿海出现负距平,其余地区为正距平;东部型,则表现为中国东部地区整体的负距平气温,且北方降温幅度明显大于长江以南地区;中部型,主要表现为长江以北气温负距平远大于长江以南。结合环流形势分析发现,三类El Nio事件次年夏季的赤道地区(5°S~5°N)异常纬向垂直环流均表现为三圈型,但3类异常Walker环流不仅强度有差异,纬向范围也有所不同。500 h Pa上西太平洋副高的强度和范围,是造成三类El Nio事件次年夏季中国东部地区气温距平分布差异的主要原因之一,850 h Pa上西南暖湿气流的输送对其也存在明显影响。     

ENSO hindcast skill of the IAP-DecPreS near-term climate prediction system:comparison of full-field and anomaly initialization

本文使用中国科学院大气物理研究所近期气候预测系统IAP-DecPreS,评估了全场初始化和异常场初始化对ENSO的预测技巧。结果表明:采用异常场初始化方法对典型ENSO和El NioModoki的预报技巧均优于采用全场初始化方法的预报技巧。采用异常场初始化方法的回报结果能超前10个月回报强ENSO事件,超前4-7个月回报相对较弱的ENSO事件。采用异常场初始化方法对El Nio Modoki和典型ENSO的预报技巧相当。此外,采用异常场初始化方法的回报结果能超前1-4个月模拟出典型ENSO和El NioModoki的冬季海表面温度、降水以及大气环流异常的主要空间分布特征。     

东亚冬季风年际变化的ENSO信息 I. 观测资料分析

利用1950～1989年40年的全球月平均资料,详细讨论了东亚冬季风的年际变化特征,分析结果表明东亚冬季风年际变化中包含有明显的ENSO信号,也就是说东亚冬季风活动与ENSO的发生有明显的关系,大多数El Ni?o事件爆发后东亚冬季风偏弱,而大多数La Ni?a爆发后东亚冬季风偏强。通过对这40年间的10次El Ni?o和7次La Ni?a事件的合成分析,结果表明El Ni?o冬半年东亚500 hPa位势高度为正距平、海平面气压为负距平,即东亚冬季风偏弱,阿留申及北美地区呈现出明显的类似PNA型的异常环流形势;La Ni?a冬半年东亚以至于北半球大气环流异常形势与El Ni?o的相反。同时资料分析也表明,在大多数El Ni?o（La Ni?a）爆发前东亚冬季风偏强（弱）。另外,功率谱分析结果表明,东亚冬季风有显著的3～5年和准2年的变化周期,这从另一方面说明了东亚冬季风的年际异常中包含有显著的ENSO信息。     

El Nio、La Nia事件与太阳活动对河南省东亚飞蝗大发生的影响

用研究灾变规律的关键时方法分析了El Nio、La Nia事件和太阳活动对河南省东亚飞蝗 (Locus ta migratoria manilensis Meyen) 的影响。结果发现, El No和La Nia事件不会促使河南省沿黄地区东亚飞蝗的大发生, 并得出El Ni no和La Ni na事件对飞蝗大发生的影响主要通过影响其发生地的天气、气候 (主要是降水), 从而影响飞蝗的大发生。在太阳黑子相对数高年的后一年, 河南省东亚飞蝗大发生的可能性超过90%。     

Revealing the effects of the El Niño-southern oscillation on tropical cyclone intensity over the western north pacific from a model sensitivity study

Five sets of model sensitivity experiments are conducted to investigate the influence of tropical cyclone (TC) genesis location and atmospheric circulation on interannual variability of TC intensity in the western North Pacific (WNP). In each experiment, bogus TCs are placed at different initial locations, and simulations are conducted with identical initial and boundary conditions. In the first three experiments, the specified atmospheric and SST conditions represent the mean conditions of El Nio, La Nia, and neutral years. The other two experiments are conducted with the specified atmospheric conditions of El Nio and La Nia years but with SSTs exchanged. The model results suggest that TCs generated in the southeastern WNP incurred more favorable environmental conditions for development than TCs generated elsewhere. The different TC intensities between El Nio and La Nia years are caused by difference in TC genesis location and low-level vorticity (VOR). VOR plays a significant role in the intensities of TCs with the same genesis locations between El Nio and La Nia years.     

近50年南海热带气旋时空分布特征及其海洋影响因子

用中国气象局组织整编的《台风年鉴》资料和全球近表层简易海洋数据同化(SODA)资料,研究了近50年南海海域生成和经过的热带气旋位置点频数的时空分布特征及其海洋影响因子。结果表明,6～10月的热带气旋位置点频数表现出明显的地理分布集聚性特征,主要分布在南海15～22°N海域,并有明显的年代际变化特征。在1975年以前,海洋因子对南海海域生成和经过的热带气旋位置点频数的影响主要以La Nia和类La Nia事件为主,1975年之后以El Nio和类El Nio事件为主。     

An Examination of ENSO’s Effect on the Monthly and Seasonal Climate of Hong Kong from a Statistical Perspective

This study aims to examine the effect of El Nino and La Nina on the monthly and seasonal climate of Hong Kong against the ENSO-neutral situation from a statistical perspective. Monthly and seasonal temperature and rainfall of Hong Kong and monthly number of tropical cyclones (TCs) coming within 500 km of the city over the 59-yr (1950-2008) period are examined under three ENSO situations, namely El Nino, La Nina, and ENSO-neutral. It is found that, compared with the ENSO-neutral situation, El Nino tends...     

东亚冬季风对ENSO事件的响应特征

基于美国NOAA在ENSO诊断分析中使用的海洋Ni?o指数 （Oceanic Ni?o Index, 简称ONI）,将1950～2005年冬季分成强El Ni?o、强La Ni?a、弱El Ni?o、弱La Ni?a和没有发生ENSO事件5类,用分类合成方法研究了冬季东亚大气环流对ENSO事件的响应。结果表明,在低纬度,大气环流对ENSO事件的响应具有较明显的准线性特征,即大气对海洋暖事件与冷事件的响应大致是反位相的,对弱ENSO事件的响应与强ENSO事件相似但强度较弱。中高纬度大气环流与ENSO事件也有一定的联系,但同等强度暖事件与冷事件下大气环流距平场上的系统分布没有呈现明显的反位相,表明大气对海温异常的响应是复杂的。强El Ni?o事件时大气的响应信号显著,主要表现在东亚中高纬西风气流增强, 亚洲北部地区气温偏高,距平风场上的切变线从长江中下游向东伸展,菲律宾海距平反气旋西北侧的偏南气流和南支槽前西南气流加强,其共同作用使南海和中国东南沿海出现显著的偏南风距平;强La Nia事件时,长江中下游向东伸展的脊线不明显,中国南方至南海处于偏北风距平区,但通过统计检验的范围减小;弱El Ni?o事件时,菲律宾海距平反气旋西北侧的西南气流偏东,与南支槽前西南气流分开,使得华南和南海的偏南风距平没有强El Ni?o时显著; 弱La Ni?a事件时,西风带纬向气流减弱,亚洲北部地区气温偏低。对ONI指数与亚洲北部温度指数（NTI）的散点图的分析显示,9个强El Ni?o冬季中有8年亚洲北部温度距平偏高,7个弱El Ni?o冬季中只有1年温度偏高;8个强La Ni?a冬季有4年温度偏低,12个弱La Ni?a冬季中有11年温度偏低;亚洲强暖冬和强冷冬的发生与ENSO事件的联系不紧密。     

Relationships between the East Asian-western north pacific monsoon and ENSO simulated by FGOALS-s2

The relationships between ENSO and the East Asian-western North Pacific monsoon simulated by the Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land System model, Spectral Version 2 (FGOALS-s2), a state-of-the-art coupled general circulation model (CGCM), are evaluated. For El Nio developing summers, FGOALS-s2 reproduces the anomalous cyclone over the western North Pacific (WNP) and associated negative precipitation anomalies in situ. In the observation, the anomalous cyclone is transformed to an anomalous anticyclone over the WNP (WNPAC) during El Nio mature winters. The model reproduces the WNPAC and associated positive precipitation anomalies over southeastern China during winter. However, the model fails to simulate the asymmetry of the wintertime circulation anomalies over the WNP between El Nio and La Nia. The simulated anomalous cyclone over the WNP (WNPC) associated with La Nia is generally symmetric about the WNPAC associated with El Nio, rather than shifted westward as that in the observation. The discrepancy can partially explain why simulated La Nin a events decay much faster than observed. In the observation, the WNPAC maintains throughout the El Nio decaying summer under the combined effects of local forcing of the WNP cold sea surface temperature anomaly (SSTA) and remote forcing from basinwide warming in the tropical Indian Ocean. FGOALS-s2 captures the two mechanisms and reproduces the WNPAC throughout the summer. However, owing to biases in the mean state, the precipitation anomalies over East Asia, especially those of the Meiyu rain belt, are much weaker than that in the observation.