西太平洋近赤道地区风场的变化与埃尔尼诺

本文利用综合海洋大气资料(COADS)分析了西太平洋赤道地区风场的变化与埃尔尼诺的关系,发现埃尔尼诺发生前该地区纬向风有持续的东风距平,经向上有由赤道吹向高纬的经向风异常,造成了西高东低和赤道低两侧高的海平面分布.而在埃尔尼诺年该地纬向为西风距平,经向有由高纬指向赤道的经向风异常,造成暖水在赤道附近堆积.由此产生的开尔文波是东太平洋海面温度(以下简称海温)变暖的重要原因.特别值得指出的是,在埃尔尼诺年西太平洋赤道地区两次西风距平的峰值,两次由北向南的越赤道气流和两次近赤道台风的高潮对应于东太平洋海温的两个正距平高峰.     

1949-1987年间埃尔尼诺现象的分析

本文利用1949年至今太平洋海温距平场资料对各次埃尔尼诺过程的开始时间、发展过程及强度等方面进行了分析,找出了各次埃尔尼诺的不同特征,并分析展望了于1986年开始的埃尔尼诺过程。     

预测埃尔尼诺现象的开环门限自回归模式

本文利用大范围月表面水温资料,经过空间平均,减去多年月平均后,获得了热带东太平洋冷水舌域的表面水温距平逐月时间序列(1951年1月-1985年12月).并依此分别建立了自回归模式,自激励门限自回归模式和开环门限自回归模式.应用这三种模式对上述区域的水温距平年际变化曲线进行了模拟.结果表明,所有三个模式对1951年以来的9次埃尔尼诺过程均做出了很好的后报.为进一步验证模式的可靠性,特将该模式进行了外推预报检验(外推时间为1986年1月-1987年2月).预报结果表明,该模式较好地预测出最近的埃尔尼诺过程(1986-1987)的发生和发展强度.三种模式的模拟和预测结果与实测值的相关系数分别是0.84,0.88和0.89.可见三种模式均好,尤以开环门限自回归模式为最佳.这说明开环门限自回归模式是一个监测东太平洋冷水舌域水温距平的年际变化和估算埃尔尼诺强度的有力工具.     

海面温度场对1986-1987年ENSO事件的响应

本文分析了1986-1987年ENSO事件发展期间热带太平洋海面温度场的时空分布和变化特征,并与1982-1983年ENSO 事件期间的情况作了比较。结果表明,这两次事件的强度、发生时间和地点虽有差别,但是海面温度场的空间分布和主要演变过程基本相似。特别是在ENSO事件达到盛期之前,都有正的海温距平自赤道西太平洋向东传播,且强度加强,到赤道东太平洋和南美洲西侧海域后与海温正距平结合,从而达到ENSO事件盛期。而1986-1987事件前1-2年,西太平洋沿赤道东传的是海温负距平。它可能是造成1986-1987和1982-1983事件强度差异的原因之一。赤道西太平洋的海温距平来自赤道外热带西北太平洋。     

埃尔尼诺事件与北半球大气环流遥相关

埃尔尼诺事件与北半球大气环流有密切的遥相关.本文将事件定义为三级.即1级——反埃尔尼诺年,2级——正常年,3级——埃尔尼诺年.以此与前期(前二年1月起)到后期(后二年3月止)总共51个月的月平均500hPa和100hPa高度场求点相关,取相关系数r≥0.40为显著性相关.结论为:(1)埃尔尼诺事件对北半球大气环流有肯定的影响.(2)埃尔尼诺对低纬环流有最显著的大范围持续性正相关,持续期长达1年3个月,最佳正相关期为同年冬季～次年春季,最佳正相关区为中-西太平洋和东大西洋.(3)这种影响首先通过Walker环流在低纬度纬向扩展传播,冬春季环绕整个北半球成一显著性正相关环带.其次,冬季达峰值后,即通过Hadlley环流和二维Rossby波列作经向频散传播,对中高纬影响主要集中在几个关键区,即大气活动中心.最后于次年春季中纬峰值向高纬扩展传播,加上环流季节性变迁和隔季相关效应,次年夏季出现埃尔尼诺事件对中高纬环流影响的第二个峰值.表现出埃尔尼诺事件对海洋-气象灾害施加了重要影响.     

从全球海平面气压场的变化分析埃尔尼诺形成的大气环流条件

本文根据南北半球(60°N-50°S)月平均海平面气压图,研究了赤道东太平洋(0°-10°S,180°-90°W)海表温度与前期12个月各月大气环流异常的关系,发现无论是南半球还是北半球,均是冬季大气环流对以后的海温变化影响大.又对比了埃尔尼诺年及反埃尔尼诺年前期大气环流的差异,如以接近埃尔尼诺峰值的11月为例,则在此之前的12个月内,大气环流的影响可分为三个阶段.第一个阶段自上一年11月至当年1月,与海温相关最大的地区在北半球的大陆上;第二个阶段自2月至5月,为过渡阶段,相关区不稳定,但大部分显著相关区在南半球;第三个阶段自6月到10月,为加强影响阶段,相关区稳定在南半球,反映出南方涛动的特征.最后对环流异常影响埃尔尼诺的物理过程进行了讨论.     

热带西太平洋18°20′N断面上部的水团特征及其对埃尔尼诺和反埃尔尼诺的响应

笔者根据1986～1989年间中-美联合TOGA调查的CTD资料,应用模糊聚类法划分热带西太平洋中近黑潮源地(18°20′N断面)上部水域的水团,并描述它们的分布和主要特征以及其对1986～1989年发生的埃尔尼诺和反埃尔尼诺事件的响应。结果表明,该海域的1 000m以浅分布着三个水团:北太平洋热带表层水(包括黑潮表层水)、北太平洋次表层水(包括黑潮次表层水)和北太平洋中层水(包括黑潮中层水)(分别简称为NPTSW、NPSW和NPIW);它们的交界分别位于100和350m左右。在1986/1987的埃尔尼诺年,海区的温跃层明显上移,暖水量明显减少;NPTSW的垂直厚度大约减少了20m,上均匀层中的盐度略有增加,而温度则没有多大的差别。在1988/1989年发生的反埃尔尼诺事件的后期,温跃层上部的强度变弱,上均匀层则变薄,海区中的暖水量也明显减少;近海表面的盐度异常低,而温度略有降低。由此可见,不管是在1986/1987的埃尔尼诺年还是在1988/1989的反埃尔尼诺年,研究海区的暖水都减弱,也即都反映为“冷水年”。     

热带西太平洋18°20'N断面上部的水团特征及其对埃尔尼诺和反埃尔尼诺的响应

笔者根据1986～1989年间中-美联合TOGA调查的CTD资料,应用模糊聚类法划分热带西太平洋中近黑潮源地(18°20'N断面)上部水域的水团,并描述它们的分布和主要特征以及其对1986～1989年发生的埃尔尼诺和反埃尔尼诺事件的响应。结果表明,该海域的1 000m以浅分布着三个水团:北太平洋热带表层水(包括黑潮表层水)、北太平洋次表层水(包括黑潮次表层水)和北太平洋中层水(包括黑潮中层水)(分别简称为NPTSW、NPSW和NPIW);它们的交界分别位于100和350m左右。在1986/1987的埃尔尼诺年,海区的温跃层明显上移,暖水量明显减少;NPTSW的垂直厚度大约减少了20m,上均匀层中的盐度略有增加,而温度则没有多大的差别。在1988/1989年发生的反埃尔尼诺事件的后期,温跃层上部的强度变弱,上均匀层则变薄,海区中的暖水量也明显减少;近海表面的盐度异常低,而温度略有降低。由此可见,不管是在1986/1987的埃尔尼诺年还是在1988/1989的反埃尔尼诺年,研究海区的暖水都减弱,也即都反映为“冷水年”。     

东北太平洋冬季风的异常与埃尔尼诺

东太平洋南美沿岸热带地区海温的经向季节性变化十分显著.冬季中高纬地区的冷水南侵,赤道北侧的暖水带南移造成暖水浸入赤道南,造成南美沿岸的海温升高.本文指出海温的季节变化受东北太平洋冬季风影响十分明显,埃尔尼诺发生年和次一年冬季,持续偏强的东北风对于冬季赤道北暖水的南浸,进而对埃尔尼诺的发生、发展和维持起着重要作用.     

近赤道西太平洋低空纬向风异常对ENSO事件的指示性

本文计算了近赤道西太平洋Ponape岛1961～1986年历年逐月850hPa矢量风的纬向与经向分量及其距平值,并分析了其与ENSO事件的关系.结果发现,当该岛纬向风距平(3个月滑动平均)值达到+2m·s-1并持续2～3个月时,则其后东太平洋多即有埃尔尼诺现象发生.进一步分析该岛纬向风距平与西太平洋Truk岛海面水位距平和东太平洋赤道SST距平之间的时滞关系,结果发现,三者之间依次存在着十分显着的时滞相关,表明在西太平洋低纬大气与东太平洋赤道海温之间可能存在着一种由动力异常导致热力异常的物理过程.利用中美西太平洋海气联合考察获得的1986～1988年埃尔尼诺期间165°E断面CTD和ADCP等实测资料,对这种可能过程做了分析和讨论.     

埃尔尼诺和南方涛动

本文利用综合海洋大气资料(COADS),对印度洋、太平洋近赤道地区的风场,气压场和海温场进行了综合分析。指出由于南印度洋和东南太平洋赤道地区海平面气压的seesaw现象,导致印度洋和太平洋赤道地区风场同样出现了seesaw现象。风场的seesaw又导致印度尼西亚和东太平洋赤道地区的海温出现seesaw。埃尔尼诺是海洋对印度洋的季风系统和太平洋的信风系统联合的强迫响应。     

埃尔尼诺事件的判据、分类和特征

利用1950年至1989年美国气候分析中心(CAC)的赤道太平洋海表温度指数,对埃尔尼诺的定义、分类和特征给出了数字判据。制作了埃尔尼诺(El Nino)和反埃尔尼诺(La Nina)的鸟瞰图,发现埃尔尼诺的强度大、频次多、有明显的盛期;反埃尔尼诺的强度弱、频次少、没有明显的盛期(1988—1989年的反埃尔尼诺盛期比较明显)但持续时间长。从增温的起始海域看,在1950—1989年间11次埃尔尼诺过程中(包含1979—1980年的弱埃尔尼诺),有6次首先在赤道东太平洋(NINO1+2区)增温,然后向西扩展到中赤道太平洋。还有5次则首先从赤道中太平洋增温。从增温开始的时间看,有7次是在上半年开始增温,但只有1953年一次发生在圣诞节前后。中东赤道太平洋的海表温度(取NINO1+2+3+4的指标和)与西北太平洋副热带高压的强度有滞后半年左右的正相关。埃尔尼诺年台风发生的频次少,强度大,生成的位置偏南,多发区明显偏东,最大频次月比正常偏晚1—2个月,在我国登陆的台风偏少。     

北太平洋海温和PNA波列

本文研究了500hPa 3-5年周期对北太平洋海温异常的响应,主要结果有:(1)由赤道东太平洋海温、西风漂流区海温和北太平洋所有格点海温的同期相关场,我们发现,北太平洋海温场有三个主要遥相关区,它们分别在西风漂流区、赤道东太平洋区和阿拉斯加湾区,后两个相关区和前一个反位相.这三个相关区的结构十分类似于大气中的PNA结构.用赤道东太平洋区和西风漂流区的海温差PTI能表示海温PNA结构的变化.它能代表大平洋65%地区的海温变化,可以作为监视埃尔尼诺的新指标.(2)太平洋海温指数PTI和滤波后500hPa的同期相关场呈明显的PNA结构;500hPa 3-5年周期对埃尔尼诺和反埃尔尼诺的响应.分别产生+PNA波列和-PNA波列.(3)将埃尔尼诺(反埃尔尼诺)按海水增温(降温)的位置不同分成东部型和中部型.滤波后500hPa对东部型的响应产生PNA波列,对中部型的响应产生EAA波列.说明定常热源的位置不同,大气对其的响应亦有不同的路径.     

埃尔尼诺与反埃尔尼诺期间亚洲夏季风环流系统的特征差异

本文对最近三次埃尔尼诺及三次反埃尔尼诺年7月份850hPa风的资料分别进行了合成分析。结果发现,在这两类不同的海洋事件中,亚洲夏季风主要环流系统(低空越赤道气流、盛行风、西太平洋副高及澳大利亚高压等)均表现出不同的特征,其中北半球环流系统特征与以前的研究结果一致,但澳大利亚高压则不然。     

赤道东太平洋水温的低频振荡与埃尔尼诺形成

本文对赤道东太平洋水温异常作了分析,发现热带太平洋地区的水温存在3-5年的低频振荡和准两年周期振荡.前者具有自东向西传播的趋势,而后者却具有相反的趋势.当两者在赤道东太平洋同位相增温时会形成埃尔尼诺事件.     

太平洋海平面变化及与埃尔尼诺的关系

旨在分析太平洋地区的月均海平面的变化，探讨其物理过程。文中共分析了５４个长期站的海平面资料，对５４个站分别建立了随机动态非线性模型，求得了太平洋地区的海平面平均上升速率为０．１６ｃｍ／ａ。并对太平洋东西岸各站及海洋中观测站海平面资料相对于ＴＡ－ＬＡＲＡ站海平面资料进行了交叉谱分析，结论是，太平洋月均海平面４５个月的低频振动存在着以下的规律：由东太平洋（１５°～２５°Ｎ）开始，向西传播至太平洋西岸后，转向南，在５°Ｎ～２５°Ｓ之间，转向东到达太平洋东岸后北上形成逆时针循环。在埃尔尼诺事件的低纬典型区，月平均海面振动中年周期振动的主导作用下降，甚至失去主导作用，而与埃尔尼诺事件的准周期相近的周期振动的作用增大。     

热带西太平洋水温对埃尔尼诺的响应

本文根据埃尔尼诺指数和南方涛动指数的时间变化曲线[1],确定了埃尔尼诺年(ElNino)、反埃尔尼诺(Anti-El Niño)年和平年。统计并分析了1967—1983年间,137°E断面(24°N—1°S)的水文调查资料[2]。结果表明热带西太平洋在埃尔尼诺年的分布与反埃尔尼诺年完全不同。自1967年以来的三个埃尔尼诺过程(1968—1969、1972—1973、1982—1983年)中,上述断面的深厚水体内(24°N—1°S,O—1200米),呈现为冷年的特征;而反埃尔尼诺年(1971、1974年)则是暖年。     

南海表层水温的长周期振荡及其与埃尔尼诺的关系

本文对南海西沙海洋站(16°50'N、122°20'E)1961～1987年间的表层水温月平均资料、秘鲁与厄瓜多尔外海(5°N、80°～90°W)的表层水温月平均资料,进行水温功率谱分析,并计算了其表层水温异常的强度和指数.计算结果表明,南海、秘鲁与厄瓜多尔外海的表层水温存在着3.3年的长周期变化,且秘鲁与厄瓜多尔外海的表层水温比南海提前变化约5个月,变化是同相的.在1960～1987年间,每当东太平洋沿岸海区发生一次正、反埃尔尼诺现象,南海也相应出现一次强度相当的暧、冷事件.     

1986—1987年埃尔尼诺期间赤道太平洋的物理海洋学事件

文中,根据“中美热带西太平洋海气相互作用联合研究”第1—4航次考察的资料结合美国NOAA提供的SST资料和Wyrtki博士提供的水位资料,对1986—1987年埃尔尼诺事件的发生、发展和消衰过程中的海洋事件作了综合分析.指出,这次埃尔尼诺是一个中等偏强的事件.SST场和水位场的宏观变化是同步和相似的,并且都与风场特征有关.次表层温度结构的变化是与上层暖水的东向输送相对应.在此期间,热带西太平洋的流系结构和方向发生了异乎寻常的变化.在埃尔尼诺爆发前期,南赤道流较强,暖水在西太平洋堆积;在爆发期内,则在12.5个纬度带内形成东向流,向东输送暖水;在消衰期内,北赤道逆流变弱、而南赤道逆流变强;在埃尔尼诺结束后,海洋转为动力调整,并在约12个纬度范围内变为西向流.在这次埃尔尼诺期间,向东输送的暖水总量为11.4×1014m3,此量比1976年埃尔尼诺多1/3,而比1982—1983年埃尔尼诺少2/5.     

我国西南地区夏季降水异常与太平洋海温季节演变的关系

根据太平洋（10°S-50°N，120°E-80°W）286个网格点1951-1986年逐月平均海温资料和同期西南地区34个站月平均降水资料1），利用交叉相关场EOF分解考察我国西南地区夏季降水与太平洋海温遥相关的结构;然后通过聚类对西南地区夏季降水分成两种基本型，分别对两种降水型对应的各季海温进行距平和复自然正交（CEOF）的合成分析。结果表明:太平洋中高纬地区和赤道东太平洋海温与我国西南四川、贵州等地存在明显的季节变化遥相关;两种降水型对应的海温异常分布，无论是距平结构还是振荡传播，均有明显的两类相反特征。