两类ENSO对中国北方冬季平均气温和极端低温的不同影响

利用1961-2012年观测、再分析资料以及全球大气环流模式数值试验,探讨了中国北方冬季平均气温对于不同类型（即东部型和中部型）ENSO事件的气候响应,并分析了不同类型ENSO对极端低温事件的可能影响,重点关注了北大西洋涛动（NAO）在其中的桥梁作用。结果表明,ENSO信号能通过调制北大西洋地区的大气环流改变欧亚中高纬度地区的纬向温度平流输送和西伯利亚高压的强度,进而影响中国北方冬季气温,由于不同类型ENSO事件海温分布的差异,这种影响具有明显的非线性特征。在两类厄尔尼诺和东部型拉尼娜事件冬季,北大西洋涛动均呈现负位相,不利于北大西洋的暖湿空气向欧亚大陆输送,西伯利亚高压偏强,因而中国北方地区较气候态偏冷。中部型厄尔尼诺和东部型拉尼娜事件冬季气温负异常的显著区域分别位于东北大范围地区、内蒙古河套附近;东部型厄尔尼诺事件冬季显著的冷异常信号仅局限于黑龙江北部与大兴安岭地区;而中部型拉尼娜事件冬季虽伴随北大西洋涛动正位相,但其空间结构向西偏移,对下游中国北方地区气温的直接影响并不显著,可能受局地信号干扰较大。数值试验再现了北大西洋涛动以及中国北方冬季气温对不同类型ENSO的响应,进一步佐证了上述结论。此外,两类厄尔尼诺事件冬季中国东北地区日平均气温容易偏低,极端低温事件的发生频次增多;而两类拉尼娜事件对极端低温的影响较弱。      

ENSO对全球及中国农业气象灾害和粮食产量影响研究进展

厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是全球性年际气候变率的主导模式,ENSO通过影响全球的大气环流,对全球许多地区的气温、降水和由气温、降水异常导致的农业气象灾害（如低温冷害、旱涝灾害等）及农作物生长发育、产量形成产生影响。综述前人对ENSO影响研究进展,所得主要结论如下：1）从全球范围来看,厄尔尼诺年,全球气温偏高,陆地平均年降水量减少;拉尼娜年,全球气温偏低,陆地平均年降水量增加;不同季节和不同类型EN-S0对全球气温和降水的影响有差异。在中国,厄尔尼诺年,大部分地区冬春季气温偏高,夏秋季气温偏低,拉尼娜年,大部分地区冬春季气温偏低,夏秋季气温偏高,不同年代下ENSO对我国气温的影响有所变化;厄尔尼诺年,全国降水以偏少为主,且ENSO对我国不同地区降水的影响与ENSO类型、发展阶段和发生年代有关。2）厄尔尼诺年,我国北方大部分地区初霜冻偏早,吉林延迟型冷害增加,黑龙江低温冷害多发,华北和西北地区易发生干旱;拉尼娜年,我国北方大部分地区初霜冻偏晚,西北地区易发生洪涝。气候变暖背景下,厄尔尼诺与东北低温的关系更为复杂。ENSO循环的不同阶段会影响我国旱涝的地区分布。3）厄尔尼诺年和拉尼娜年,全球水稻、小麦和玉米均以减产为主,不同国家和地区影响各异。其中,厄尔尼诺年,美国、巴西和阿根廷玉米产量增加,中国和津巴布韦玉米产量降低,印度小麦和水稻及菲律宾、印度尼西亚的雨季水稻均减产;拉尼娜年,美国、巴西和阿根廷玉米减产,印度小麦和水稻增产。在中国,厄尔尼诺对水稻和小麦产量的影响程度与当地灌溉条件有关。以上结论可为我国防御低温冷害、干旱等农业气象灾害,保障粮食安全,制定科学政策提供理论参考。     

四个耦合模式ENSO后报试验的“春季预报障碍”

用CliPAS计划中3个气候模式和中国科学院大气物理研究所耦合模式FGOALS-g短期气候异常回报试验结果,将动力和统计方法相结合,考察了1982—2003年厄尔尼诺/拉尼娜事件发展期和衰减期海表温度春季可预报性障碍现象。结果表明,所考察的耦合模式对ENSO事件预报的误差发展存在明显的季节依赖性,最大误差增长通常发生在春季,发生显著的可预报性障碍现象。进一步分析发现厄尔尼诺事件和拉尼娜事件在发展期的季节预报障碍现象比衰减期明显,以厄尔尼诺事件发展期春季可预报性障碍现象最为显著,拉尼娜事件衰减期季节预报障碍现象不显著。研究还发现,预报误差的增长在ENSO事件冷暖位相具有显著的非对称性,发展期暖位相预报误差强于冷位相,而衰减期冷位相的预报误差比暖位相大。通过回归分析,诊断了海-气相互作用的强度,发现耦合系统在春季最不稳定,使预报误差最易在春季发展,从而导致可预报性障碍。     

厄尔尼诺事件对黑龙江省低温洪涝灾害的影响及其预报

在研究厄尔尼诺（拉尼娜）事件对黑龙江省低温洪涝灾害影响的基础上，提出一种表征厄尔尼诺的指数（ENI）。根据ENI谱分析结果，提出了一种厄尔尼诺事件和拉尼娜事件的统计预测方法。经1997年对强厄尔尼诺和1998年对拉尼娜事件预报检验证明，该方法可行，可在区域和省级短期气候预测中应用。     

Combined effect of the QBO and ENSO on the MJO

本文研究了平流层准两年振荡与ENSO对MJO的协同作用。结果显示:在拉尼娜/准两年振荡东风位相,起源于印度洋到达西太平洋的MJO要比在厄尔尼诺年强。但是在拉尼娜/准两年振荡西风位相,这种关系不复存在。原因在于ENSO和准两年振荡对MJO事件的影响不同。厄尔尼诺年西太平洋地区正水汽平流有利于MJO加强,而准两年振荡西风位相下海洋性大陆地区较强的日循环会使得海洋性大陆屏障作用增强。在厄尔尼诺年,尽管MJO在准两年振荡西风位相下会受到抑制,但是在到达西太平洋是都能得到加强。在拉尼娜/准双周振荡的西风位相下,海洋性大陆较强日循环和西太平洋不利的背景条件都会抑制MJO。     

ENSO背景下基于柯本分类法的我国气候分类

采用传统柯本气候分类法,对1966—2016年的22个厄尔尼诺和拉尼娜年中国气候进行合成分析,并与50年平均的气候分类结果对比。结果表明：ENSO年从整体上对气候带分布的影响不大,我国仍主要由4个气候分区主导;厄尔尼诺和拉尼娜发生年和次年对气候型和气候副型的影响都较为显著,尤其是我国南方地区、西北干旱区及东北地区;厄尔尼诺和拉尼娜发生年我国存在5个厄尔尼诺/拉尼娜敏感区,即藏南地区、陕西中部、四川中部、辽东半岛和内蒙古东部,这些敏感区的冬季出现明显偏干化趋势;拉尼娜发生年,我国还存在两个拉尼娜敏感区,即长江中下游地区和华南地区,这些地区冬季出现明显偏干化趋势;除此外,厄尔尼诺和拉尼娜发生次年,我国存在4个厄尔尼诺/拉尼娜敏感区,即四川中部、陕西中部、辽东半岛、内蒙古东部;厄尔尼诺发生次年,我国还存在4个厄尔尼诺敏感区,即长江中下游地区、华南地区、云南东部及两广丘陵中部地区。     

ENSO事件对广西气候影响的统计分析

根据1951-1998年广西8地市气象资料的统计分析,初步揭示了广西气候与厄尔尼诺、拉尼娜事件的相关关系,认为ENSO事件对广西气温影响比对降水的影响明显。在厄尔尼诺年,广西气象以正距平为主,尤其桂北偏暖明显,拉尼娜年广西气温以负距平为主,表现为明显的偏冷现象;厄尔尼诺年,桂北、桂东及沿海降水增多,桂西、桂南降水变化不大,拉尼娜年广西以降水偏少为特点。     

ENSO事件对广西气候影响的统计分析

根据１９５１－１９９８年广西８地市气象资料的统计分析,初步揭示了广西气候与厄尔尼诺、拉尼娜事件的相关关系,认为ＥＮＳＯ事件对广西温影响比对降水的影响明显。在厄尔尼诺年,广西气象以正距平为主,龙其桂北偏暖明显,拉尼娜年广西气温以负距平为主,表现为明显的偏冷现象;厄尔尼诺年,桂北、桂东及沿海降不增多,桂西、桂南降水变化不大,拉尼娜年广西以降水偏少为特点。     

厄尔尼诺和拉尼娜/我的朋友爱因斯坦/悼念居里夫人

1 厄尔尼诺和拉尼娜 洪水引起了全中国的注意。少于正常年份的台风,也使很多人感到吃惊。这是怎么回事? 中国科学家得出的结论是厄尔尼诺在作崇,并设想,厄尔尼诺的妹妹“拉尼娜”会尾随而至。 厄尔尼诺现象以赤道太平洋洋面海水温度异常温暖为特征。而拉尼娜与厄尔尼诺相反,是一种“冷现象”。     

中部型ENSO和平流层准两年振荡对冬季北半球平流层臭氧的联合调制作用

利用观测和再分析资料通过合成分析方法,研究了中部型ENSO和平流层准两年振荡（QBO）对冬季北半球平流层臭氧的独立影响和联合调制作用。研究表明,北半球平流层臭氧在中部型厄尔尼诺年增加,而在中部型拉尼娜年减少;准两年振荡东风位相年份,北半球平流层臭氧增加,准两年振荡西风位相结果则相反。相比之下,北半球中、高纬度平流层臭氧异常对准两年振荡活动的响应明显小于其对ENSO活动的响应。进一步研究发现,准两年振荡东风位相会加强中部型厄尔尼诺事件引起的北半球平流层臭氧的增加,而减弱中部型拉尼娜事件造成的平流层臭氧的减少。在准两年振荡西风位相下,中部型厄尔尼诺事件仅导致北半球平流层臭氧含量少量升高,而中部型拉尼娜事件期间臭氧会大幅度减少。因此,准两年振荡东风位相会加强中部型厄尔尼诺事件对北半球平流层臭氧的影响,而减弱中部型拉尼娜事件对北半球平流层臭氧的影响。准两年振荡西风位相会减弱中部型厄尔尼诺而加强中部型拉尼娜事件对北半球平流层臭氧的影响。      

两类ENSO事件前期的热带太平洋海温距平场

分析了１９５６年以来两类ＥＮＳＯ事件热带太平洋海温距平场的特征。结果指出,东部型ＥｌＮｉｎｏ事件前期为ＬａＮｉｎａ事件年,热带中东太平洋为强的海温负距平,东部型ＬａＮｉｎａ事件前期为ＥｌＮｉｎｏ事件年,热带中不太平洋为强的海温正距平,中部型ＥｌＮｉｎｏ事件前期热带中西太平洋多为明显的海温正距平,中部型ＬａＮｉｎａ事件前期热带东太平洋多为明显的海渐负距平。两类ＥＮＳＯ事件前期海温距平场特殊基本相反。     

STUDY ON THE QUASI-FOUR YEAR OSCILLATION OF AIR-SEA INTERACTION

Complex Singular Value Decomposition(CSVD)analysis technique was applied to study theQuasi Four year Oscillation(QFO)of air sea interaction and its coupled pattern evolution duringdifferent phases.Results show that:(1)CSVD method can better reveal phase relation betweentwo physical fields:(2)Not only northerly anomalies from Northern Hemisphere but alsosoutherly anomalies from Southern Hemisphere contribute to EI Nino.They converge in westernequatorial Pacific,leading to outburst of strong equatorial westerly anomalies,and result in strongEl Nino event onset:(3)An abnormal subtropical anticyclone circulation appears overnorthwestern Pacific while El Nino developing.It favors transitions from the warm SST(EINino)to the cold SST(La Nina),just as the tropical westerly anomalies produced by abnormalcyclone during a decaying La Nina.which encourage the development of El Nino:(4)Thewesterly anomalies in equatorial Pacific are mainly induced by eastward abnormal subtropicalcyclone pairs,which are located in north and south Pacific respectively,and are not the eastwardwesterly anomalies from equatorial Indian Ocean.     

STUDY ON THE QUASI-FOUR YEAR OSCILLATION OF AIR-SEA INTERACTION*

Complex Singular Value Decomposition(CSVD)analysis technique was applied to study the Quasi Four year Oscillation(QFO)of air sea interaction and its coupled pattern evolution during different phases.Results show that:(1)CSVD method can better reveal phase relation between two physical fields:(2)Not only northerly anomalies from Northern Hemisphere but also southerly anomalies from Southern Hemisphere contribute to EI Nino.They converge in western equatorial Pacific,leading to outburst of strong equatorial westerly anomalies,and result in strong El Nino event onset:(3)An abnormal subtropical anticyclone circulation appears over northwestern Pacific while El Nino developing.It favors transitions from the warm SST(EINino)to the cold SST(La Nina),just as the tropical westerly anomalies produced by abnormal cyclone during a decaying La Nina.which encourage the development of El Nino:(4)The westerly anomalies in equatorial Pacific are mainly induced by eastward abnormal subtropical cyclone pairs,which are located in north and south Pacific respectively,and are not the eastward westerly anomalies from equatorial Indian Ocean.     

厄尼诺现象对热带大气环流影响的研究

应用NMC 17年热带格点风及OLR资料，对比分析了厄尼诺年与反厄尼诺年热带环流的差异，发现厄尼诺现象使多年平均位于西太平洋上的最强盛的对流加热区东移到中太平洋，太平洋热带地区东西向对流加热梯度减弱，造成中东太平洋上的Walker环流及西太平洋与印度洋上的反Walker环流场比常年减弱；同时，厄尼诺现象也使中东太平洋地区经向反Hadley环流及美洲大陆上空的Hadley环流减弱。     

厄尔尼诺和拉尼娜事件循环演变过程的资料分析研究

利用1955-2000年热带、副热带太平洋地区次表层温度距平资料,构造了温度距平极值深度分布曲面图,它很接近20°温度面的深度分布,因此有理由认为这一深度曲面很接近热带温跃层的深度面。在温度距平极值深度曲面上,分析了20世纪60年代后期以来所有El　Nino/La Nina事件正/负海温距平信号的分布和传播“轨迹”,发现如果以暖池次表层作为起点,则一般来说,暖水或冷水先是沿赤道极值深度面向东、向上传播或运动,到达赤道东太平洋海盆边界附近后,在那里停留几个月,然后转北运动,在北纬10度左右再折向西运动到西太平洋转向南返回到暖池,即在赤道北侧形成闭合回路。温度距平运动一圈需时2-4年。如果暖（冷）水的温度距平都很强,就会在2-4年的时间上出现两次相邻的El　Nino（La Nina）事件,但可能是由于大气或海洋环境条件不合适,温度距平的强度在运动过程中有时会减弱,就不能形成El　Nino（La Nina）事件,但暖（冷）水运动的“轨迹”仍可辨认。由于暖、冷水绕环路的运动交替出现,El Nino（La　Nina）爆发前,在赤道西太平洋出现正（负）距平信号的同时,在东太平洋北纬10度左右会有负（正）距平信号出现,并且当正（负）距平信号向东传播时,负（正）距平信号向西传播,在赤道上表现为2-4年间隔的El Nino（La Nina）交     

The Role of the Asian/Australian Monsoons and the Southern/Northern Oscillation in the ENSO Cycle

Summary  In this paper, we first examine the relationship of El Nino and La Nina events with the westerly wind anomalies over the western Pacific warm pool. On this basis, the roles of the Asian and Australian winter monsoons in the formation and progress of the westerly wind anomalies are studied. Finally, we analyze the associations of the Asian and Australian winter monsoons, the westerly wind anomalies and the El Nino and La Nina alternations with the propagating anomalies of the Southern and Northern Oscillation. The results show that the westerly wind bursts are frequent over the Maritime Continent and western Pacific, only those which can further intensify and propagate eastward are accompanied by an El Nino event. It is identified that the establishment and eastward propagation of westerly wind bursts are related to enhanced East Asian and Australian winter monsoon, respectively. The activities of the East Asian and Australian winter monsoon, the variation of the Pacific westerly and trade winds and the alternate appearance of El Nino and La Nina events should be internally connected. The main agents of this relationship are the eastward propagation of alternate positive and negative height anomalies associated with the Southern and Northern Oscillation on a 3–5 year time scale over the south and north tropical Pacific. Received January 4, 1998/Revised January 19, 1999     

ENSO对其后东亚季风活动影响的GCM模拟研究

将１～３月赤道东太平洋海表水温距平（ＳＳＴＡ）引入大气环流模式,模拟研究了ＥＮＳＯ（厄尔尼诺和拉尼娜）对其后东亚季风活动的影响。结果表明,由于ＳＳＴＡ在大气中强迫激发出了大气低频振荡,使得ＥＮＳＯ对其后的东亚季风活动仍有明显影响。厄尔尼诺之后的夏季,西太平洋副热带高压偏强偏北且西伸明显,中国东部降水偏少,尤其是华北地区;厄尔尼诺之后的冬季,东亚大槽偏深,冬季风偏强。拉尼娜之后的夏季,中国长江下游为异常副热带高压单体控制,江淮流域雨量偏少;拉尼娜之后的冬季,东亚大槽偏弱,东亚冬季风偏弱。厄尔尼诺的影响比拉尼娜的影响略强,两者的影响并非完全反相。     

厄尔尼诺与拉尼娜的诊断

赤道太平洋海域海温异常事件包括厄尔尼诺 (EL- Nino)和拉尼娜 (L a- Nina)现象。通过对赤道东中太平洋特定区域海温指数的统计分析 ,确定厄尔尼诺和拉尼娜出现的诊断指标 ,分析了厄尔尼诺和拉尼娜的出现周期 ,在此基础上分析了厄尔尼诺与拉尼娜对广西气候变化的一些主要影响     

AIR-SEA COUPLING FEATURES FROM THE WARM PHASE TO THE COLD PHASE OF ENSO CYCLES IN THE SEVENTIES TO THE EIGHTIES*

Using the sea surface temperature and wind anomalies(SSTA and SSWA for short) of the tropical Pacific from January 1970 to December 1989,main spatial patterns of tropical Pacific SSTA and SSWA coupling features in the transform course from the warm phase to the cold phase of El Nino-southern Oscillation(ENSO) cycles are discussed.The main conclusions are as follows:(1)air-sea coupling patterns at the mature stage of El Nino(La Nina) are main spatial ones of tropical Pacific SSWA and SSTA coupling:(2)at the mature stage of El Nino,the interaction of the anticyclonic anomaly wind,generated by the forcing of distinct meridional SSTA gradient in the Northern Hemisphere tropical central Pacific.with the California cold current and SSTA is mainly responsible for weakening of El Nino;(3)the second sea temperature increase along the South American coast in the decaying course of El Nino results from the eastward movement of the weakened positive SSTA in the tropical central-eastern Pacific forced by anomalous west wind stress:(4)La Nina results from the joint effect of Walker circulation,Ekman drift and negative SSTA in the tropical central-eastern Pacific.     

ENSO循环与亚、澳季风和南、北方涛动的关系

文中从研究 ENSO循环的成因出发 ,分析了厄尔尼诺 ( El Nino)和拉尼娜 ( La Nina)的产生与西太平洋暖池地区西风异常的关系 ;在此基础上 ,探讨了西太平洋西风异常的形成和变化与亚洲和澳大利亚冬季风的关系 ;最后 ,分析了亚、澳冬季风的活动 ,西太平洋西风异常的形成和东传 ,以及厄尔尼诺和拉尼娜的交替出现等现象与南方涛动和北方涛动传播波的联系。