太平洋年代际振荡冷、暖背景下ENSO循环的特征

利用英国气象局哈德莱中心的月平均海温距平资料、美国Scripps海洋研究所联合环境分析中心(JEDAC)的海表和次表层海温观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了太平洋年代际振荡(PDO)不同背景下ENSO循环的特征.结果表明,PDO为ENSO循环提供了一个年代际气候背景,在PDO的暖位相时期,El Nino事件发生的频率较高,强度较强;反之,在PDO的冷位相时期,La Nina事件发生的频率较高,强度较强.而且在不同的太平洋年代际振荡背景下,ENSO循环表现出不同的特征.在PDO冷位相时期,发生El Nino(La Nina)事件时,正(负)的SOTA从西太平洋沿温跃层向东传播,正(负)的SSTA从赤道东太平洋向西扩展到中太平洋,ENSO事件先在赤道东太平洋爆发.在PDO的暖位相时期,发生El Nino(La Nina)事件时,正(负)的SOTA首先出现在赤道中太平洋,然后沿温跃层向东传播,正(负)的SSTA从赤道中太平洋向东扩展到东太平洋,ENSO事件首先在中太平洋爆发.这为ENSO预测提供了新的线索.     

热带太平洋SSTA与太平洋北美区500 hPa高度场的非线性关系

利用NOAA的逐月平均SST资料和NCEP/NCAR的逐月平均500 hPa高度场资料,采用非线性典型相关分析(NLCCA)分析了冬季热带太平洋SSTA场和太平洋北美地区500 hPa高度距平场之间的非线性关系,结论得出:NLCCA有能力表示出更一般的低维结构,可以提取资料集中传统CCA所不能提取的特征.NLCCA第一模态的典型相关变量μ从最大值变化到最小值,重建的SSTA场从强El Nino位相变换到强La Nina位相.La Nina位相的负距平中心(100 °W左右)比El Nino位相的正距平中心(150 °W左右)偏西约50个经度.对于500 hPa高度场,其非线性特征主要表现为定常波列(Rossby波)的位置偏差.El Nino时,PNA正位相的四个距平中心比La Nina时PNA负位相距平中心位置向东偏离约20个经度.NLCCA所得结论与合成分析结果一致.     

华南冬季气温异常与ENSO的关系

利用1951一2012年华南192个测站逐月气温资料、NCEP/NCAR再分析月资料、NCC的ENSO监测资料,采用相关分析和合成分析等方法分析了华南冬季气温异常与ENSO的关系。结果表明:华南冬季气温对La Nina事件的响应比对E1 Nino事件显著,La Nina事件当年华南冬季气温以偏低为主,极强La Nina事件对应的华南冬季气温显著偏低,而中部型La Nina事件出现过华南冬季气温显著偏高的情况。当La Nina(El Nino)事件为东部型、Nino区海温异常的峰值月份出现在秋冬季,当年华南冬季气温易偏低(高)。从年际尺度上,当La Nina发生时,在对流层低层激发西太平洋异常气旋环流和北风异常,对应对流层中层北太平洋高压、乌拉尔山高压脊和东亚大槽南段均加强,西太平洋副热带高压减弱,东亚中高纬经向环流明显,冬季风偏强,导致我国大部分地区包括华南冬季气温偏冷,反之亦然。El Nino事件对华南冬季气温的影响具有年代际差异。对应华南冬季气温年代际变化的海温变化明显的区域位于北太平洋,而与ENSO关系不明显。     

ENSO对印度洋偶极子非对称性的影响及机制研究北大核心

利用海表温度再分析资料、NCEP/NCAR大气环流再分析资料以及MPI-ESM1-2-LR气候模式PI-Control试验输出数据等,通过对不同强度的厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)事件所对应的印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole, IOD)事件的分析,探讨了ENSO对IOD偏度的调制作用。结果表明,伴随着赤道中东太平洋明显的正海温偏度,秋季印度洋海表温度存在西正东负的偏度。IOD与ENSO之间呈现出较强的非线性关系,且大部分强的正IOD事件对应着强El Nino事件。强El Nino位相下,IOD事件相关的海温与风场表现出很强的响应,强于La Nina事件产生的响应,表现为强的非对称性;相比较而言,弱El Nino事件与La Nina事件下引起的印度洋海温和风场的强度相当,并没有显著的非对称性。因此,ENSO可通过激发非对称的大气遥相关对IOD强度非对称性产生调制作用,印度洋海表温度偏度很大程度上是由强El Nino事件导致的强正IOD事件所贡献。     

ENSO事件对东亚副热带西风急流影响的诊断分析

本文利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,用合成分析和相关分析方法就ENSO事件对东亚副热带西风急流的影响进行诊断分析.主要结论为:El Nino年冬季200 hPa东亚副热带西风急流主要在急流出口区纬向风有正距平,急流增强东扩.而La Nina年冬季急流在急流出口区纬向风有负距平,急流减弱西移.El Nino年夏季急流增强,主要在急流区内的偏南部纬向风有正距平.La Nina年夏季急流减弱,主要在急流区内的偏南部纬向风有负距平;相关分析表明东亚副热带西风急流冬、夏季纬向风与热带中东太平洋冬、夏季海表温度有显著的相关.研究表明,ENSO年冬、夏季对流层中上层有较大的气温异常,并由此产生大的经向温度梯度的异常,这可能是ENSO事件影响东亚副热带西风急流的原因之一.     

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。     

热带夏季风对ENSO的非线性响应

采用1950—2002年NCEP/NCAR53 a夏季平均的850 hPa低空风场和GISST海温资料,通过非线性典型相关分析（Nonlinear Canonical Correlation Analysis;NLCCA）,得到热带夏季风对ENSO的响应存在一定的非线性。强La Nina年与强El Nino年相比,环流中心明显偏西偏南,澳大利亚上空出现了一个异常的反气旋系统,风场强度也有很大的差异。当海温正异常或负异常变化时,非线性主要表现在强度上;当海温由正（负）异常变为负（正）异常时,非线性在强度和流型上都有很清楚的表现。热带夏季风对ENSO的响应可分为线性和非线性响应,这两部分分别解释方差的67.45%和32.55%,孟加拉湾—中南半岛西部和菲律宾群岛以西的异常环流主要是由非线性响应引起的。     

ENSO事件对中高纬大气低频振荡的调频作用

采用诊断方法研究了El Nino和La Nina事件对中高纬大气低频振荡的调频作用。应用1950—1996年北半球中高纬逐日500 hPa高度场资料进行功率谱分析得出：夏季低频振荡较弱,冬季低频振荡较强;El Nino事件有使低频振荡周期缩短的趋势,La Nina事件有使低频振荡周期延长的趋势。     

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     

大尺度海气异常关系的主振荡型分析

简要介绍了主振荡型(POP)分析的原理及方法.用它分析了热带太平洋海表温度异常,得到的主振荡型 P_1、P_2及其周期 T,描述了 El Nino 与 La Nina 事件交替出现的时空特征.分析了热带太平洋区域月平均海温与风场的伴随相关型(ACP),得到了与 El Nino 事件相关的、物理意义清楚的环流异常图像.而对东亚夏季降水、气温的 ACP 分析给出了 El Nino 事件与我国夏季长期天气异常联系的接近实际的结果.     

NUMERICAL SIMULATION OF LAG INFLUENCE OF ENSO ON EAST-ASIAN MONSOON

By prescribing sea surface temperature anomalies(SSTAs)over eastern equatorial Pacific inJanuary—March,the lag influence of ENSO(El Nino and La Nina)on monsoon over East Asiahas been studied.The results suggest that,due to the excitation of atmospheric low-frequencyoscillation by the SSTA,ENSO has significant lag influence on the monsoon over East Asia.During the summer after E1 Nino,the subtropical high over western Pacific is intensified andshows the northward and westward displacement,meanwhile,the rainfall over East China isbelow normal,especially in North China:during the winter after E1 Nino,both the Asian troughand the winter monsoon over East Asia are strengthened.During the summer after La Nina,theanomalous subtropical high prevails over the lower reaches of Yangtze(Changjiang)River,therainfall between Yangtze and Huaihe Rivers is below normal:during the winter after La Nina,both the Asian trough and the winter monsoon over East Asia are weaker.Compared with LaNina,the effect of El Nino is stronger,but it is not always opposite to the one of La Nina.     

INFLUENCE OF TIBETAN PLATEAU ON AIR-SEA INTERACTION OVER TROPICAL PACIFIC IN OCEAN-ATMOSPHERIC COUPLED SYSTEM

A hybrid coupled ocean-atmosphere model is designed,which consists of a global atmosphericgeneral circulation model(L9R15 AGCM)and a simple ocean model(ZC ocean model over tropicalPacific).Using the model,experimental predictions are performed for the 1986/87 El Nino eventand the 1988/89 La Nina event with and without the Tibetan Plateau respectively(called TPFORC and NTP FORC hereinafter).It is found as follows:(1)The coupled system cansuccessfully predict the El Nino or La Nina event even if the Tibetan Plateau orography is notincluded in the model.The patterns of SSTA and wind anomalies in the model without the TibetanPlateau are similar to those with the Tibetan Plateau,which further verifies the fact that ENSOprocess is mainly caused by the air-sea interaction in tropical Pacific.(2)However.the existenceof the Tibetan Plateau exerts its influences on the intensity and duration of El Nino(or La Nina).It is unfavorable to the development and maintenance of westerly anomalies,so to some extent,restrains the development of El Nino,but favors the development of La Nina.(3)Effects of theTibetan Plateau orography on the wind anomalies in the coupled system are different from those inuncoupled AGCM simulation.     

CMIP5模式对春季北极涛动影响后期冬季ENSO不对称性的模拟能力分析

根据观测资料的研究指出春季北极涛动(Arctic Oscillation, AO)对随后冬季厄尔尼诺-南方涛动(El Nino–Southern Oscillation, ENSO)的影响具有明显不对称性。春季AO处于正位相时,它对随后冬季厄尔尼诺(El Nino)事件的影响显著,然而春季AO负位相对随后冬季拉尼娜(La Nina)的影响不明显。本研究分析了30个来自CMIP5的耦合模式对春季AO与随后冬季ENSO不对称性关系的模拟能力。30个CMIP5耦合模式中,只有CNRM-CM5和GISS-E2-H-CC模式能较好地抓住春季AO与冬季ENSO的联系。进一步分析这两个模式中春季AO与冬季ENSO的不对称性关系,发现CNRM-CM5模式能较好地再现春季AO与冬季ENSO的非对称关系,即春季AO正(负)位相会导致赤道中东太平洋出现El Nino(La Nina)型海表温度增暖(冷却)。然而,GISS-E2-H-CC模式的模拟结果显示,春季AO对随后冬季ENSO的影响是对称的。本文随后解释了CNRM-CM5(GISS-E2-H-CC)模式能(不能)模拟出春季AO与冬季ENSO不对称关系的原因。对于CNRMCM5模式,在春季AO正位相年,副热带西北太平洋上空存在明显的异常气旋和正降水异常,正降水异常通过Gill型大气响应对赤道西太平洋异常西风的形成和维持起着重要作用,异常西风通过激发向东传播的暖赤道Kelvin波对随后冬季El Nino事件的发生产生显著的影响;然而,在春季AO负位相年,副热带北太平洋的异常反气旋和负降水异常较弱,导致赤道西太平洋的异常东风不明显,因此,春季AO负异常对随后冬季La Nina的影响不显著。所以,CNRM-CM5模式能够较好地抓住春季AO对随后冬季ENSO事件的非对称性影响。相比之下,对于GISS-E2-H-CC模式,春季AO正(负)位相年副热带西北太平洋上存在显著的正(负)降水异常,通过Gill型大气响应在赤道西太平洋激发出明显的异常西(东)风从而影响随后冬季的El Nino(La Nina)事件。因此,在GISS-E2-H-CC模式中,春季AO对随后冬季ENSO具有对称性影响。另外,模式捕捉春季AO对随后冬季ENSO非对称性影响的能力与模式对春季AO空间结构的模拟能力有一定的联系。     

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。     

INFLUENCE OF TIBETAN PLATEAU ON AIR-SEA INTERACTION OVER TROPICAL PACIFIC IN OCEAN-ATMOSPHERIC COUPLED SYSTEM*

A hybrid coupled ocean-atmosphere model is designed,which consists of a global atmospheric general circulation model(L9R15 AGCM)and a simple ocean model(ZC ocean model over tropical Pacific).Using the model,experimental predictions are performed for the 1986/87 El Nino event and the 1988/89 La Nina event with and without the Tibetan Plateau respectively(called TP FORC and NTP FORC hereinafter).It is found as follows:(1)The coupled system can successfully predict the El Nino or La Nina event even if the Tibetan Plateau orography is not included in the model.The patterns of SSTA and wind anomalies in the model without the Tibetan Plateau are similar to those with the Tibetan Plateau,which further verifies the fact that ENSO process is mainly caused by the air-sea interaction in tropical Pacific.(2)However.the existence of the Tibetan Plateau exerts its influences on the intensity and duration of El Nino(or La Nina).It is unfavorable to the development and maintenance of westerly anomalies,so to some extent,restrains the development of El Nino,but favors the development of La Nina.(3)Effects of the Tibetan Plateau orography on the wind anomalies in the coupled system are different from those inuncoupled AGCM simulation.     

TBO的原因－异常东亚冬季风与ENSO循环的相互作用

基于对 ＮＣＥＰ／ ＮＣＡＲ再分析资料以及其他资料（ＯＬＲ，降水和气温等）的分析研究，结果表明东亚和西北太平洋地区的对流层环流和气候变化都有明显的准两年振荡（ＴＢＯ）特征。同时，异常东亚冬季风可以影响次年夏季的大气环流和气候变化，特别是在东亚地区；而异常东亚冬季风和ＥＮＳＯ循环间又有明显相互作用：持续的强（弱）东亚冬季风通过海─气相互作用可以激发 Ｅｌ Ｎｉ　ｏ（Ｌａ Ｎｉ　ａ）， Ｅｌ Ｎｉ　ｏ（Ｌａ Ｎｉ　ａ）反过来又可通过遥相关或遥响应而导致东亚冬季风偏弱（强）。强或弱的冬季风和ＥＮＳＯ循环是相互衔接在一起的，因此可以认为异常东亚冬季风与ＥＮＳＯ循环的相互作用是ＴＢＯ对流层准两年振荡）的基本原因。     

热带对流活动及其与ENSO关系的非线性特征

用非线性主成分分析方法和NCAR／NCEP长波辐射资料（OLR）,研究了热带对流异常及其与ENSO的关系。结果表明热带对流活动在时空上呈现出明显的非线性特征,它是热带对流活动对ENSO的非线性响应;热带对流异常的强度在E1 Nino时期比在La Nina时期强,且异常的中心位置偏东,表现出明显的时空上的不对称性。     

Response Process of Oceanto AtmosphericForcing and Optimal Response Frequency in the CZ Ocean Model

ＲｅｓｐｏｎｓｅＰｒｏｃｅｓｓｏｆＯｃｅａｎｔｏＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＦｏｒｃｉｎｇａｎｄＯｐｔｉｍａｌＲｅｓｐｏｎｓｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｔｈｅＣＺＯｃｅａｎＭｏｄｅｌＮｉＹｕｎｑｉ（倪允琪），ＺｏｕＬｉ（邹力）ａｎｄＷｕＡｉｍｉｎｇ（吴爱明）（...     

揭阳市降水气候特征及其与厄尔尼诺/拉尼娜事件的关系

根据1967-2016年揭阳市4个国家气象站(揭阳市区、揭西、普宁、惠来)的观测资料以及Nino3+4区的海温指数(ONI),分析了揭阳市降水量、暴雨日数与厄尔尼诺/拉尼娜事件的关系。结果表明,50a来揭阳市的年降水量呈现出年际和年代际波动起伏的特点。在厄尔尼诺/拉尼娜事件发生时,揭阳春季降水主要表现为偏多/偏少,秋季降水主要表现为偏少/偏多,秋季暴雨日数主要表现为偏少或偏多;冬季暴雨只出现在厄尔尼诺事件或拉尼娜事件发生的年份。     

El Nino发展和衰弱期降水距平场的形成

This study proposes a new explanation for the formation of precipitation anomaly patterns in the boreal summer during the El Nino-Southern Oscillation (ENSO) developing and decaying phases. During the boreal summer June-July-August (JJA) (0) of the El Nino (La Nina) developing phase, the upper level (300-100 hPa) positive potential temperature anomalies resemble a Matsuno-Gill-type response to central Pacific heating (cooling), and the lower level (1000-850 hPa) potential temperature anomalies are consistent with local SST anomalies. During the boreal summer JJA(1) of the El Niño (La Nina) decaying phase, the upper level potential temperature warms over the entire tropical zone and resembles a Matsuno-Gill-type response to Indian Ocean heating (cooling), and the lower level potential temperature anomalies follow local SST anomalies. The vertical heterogeneity of potential temperature anomalies influences the atmospheric stability, which in turn influences the precipitation anomaly pattern. The results of numerical experiments confirm our observations.