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、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%。     

两类El Nio对中国东部春季降水的影响

采用1951—2012年我国160站降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NOAA提供的海表温度、Nio3.4指数等资料,运用EOF分析方法和合成分析等方法分析了两类El Nio(传统El Nio和El Nio Modoki)对我国东部春季降水的影响。结果表明:传统的El Nio和第二类厄尔尼诺El Nio Modoki对我国华南地区广东一带春季降水影响较大,传统厄尔尼诺年(第二类厄尔尼诺年)广东地区降水偏多(少)。它们的影响机制与菲律宾反气旋、西太平洋副热带高压位置的偏移有关,传统厄尔尼诺年(第二类厄尔尼诺年)副热带高压位置偏南(北),华南地区对流增大(小),降水偏多(少)。     

2014—2016年超强El Nio事件的发生发展过程与机理分析

本文主要分析了2014—2016年超强El Nio事件的发生发展过程与机理。结果表明,整个El Nio生命期长达2 a左右(2014年4月—2016年5月),其演变过程可划分为4个阶段:1)早期的西风连续爆发(2013年12月—2014年4月)。连续三次西风爆发不但改变了热带中东太平洋长期盛行的偏东信风,同时也开始改变了中东太平洋长达12 a的平均冷水状态,使海表温度开始增暖,在2014年初春超过0.5℃,标志着一次新的El Nio事件可能在赤道中太平洋发生。2)交替的减弱与增强期(2014年6月—2015年8月)。赤道西太平洋继续发生了6次西风爆发,不但维持和增强了赤道中东太平洋的增温,而且通过了两次(2014年5—8月与2015年1—3月)海洋增暖的减缓期或障碍期,使初生的El Nio事件不但未夭折,而且明显的增强为一次强El Nio事件。Nio3.4区海温指数在2015年8月达到2℃。相应,赤道太平洋次表层中也观测到有6次暖Kelvin波东传,其正的热含量距平不但维持了赤道中东太平洋的连续增暖,也使El Nio的类型由中部型向东部型过渡。3)发展的鼎盛期(2015年9月—2016年2月)。西风出现2次更强的爆发,相应中东赤道太平洋对流活动异常强盛,Nio3.4区快速增温,在2015年11月达到3℃,增强到其超强阶段。4)快速衰减阶段(2016年3—5月)。El Nio迅速从Nio3.4区的2℃减少到0.5℃。以后很快开始向冷海温过渡。2016年7—8月,Nio3.4区海温已接近-0.5℃。这种快速转换是延迟振子理论的一种体现。通过本文分析,可以得到,这次El Nio发生发展与冷暖位相转换的观测事实与目前的理论结果(如充电振荡与延迟振子理论)是一致的。正因为如此,基于这些理论的El Nio预报也是相当成功的。这清楚地表明El Nio理论研究的成果对于相关业务预报发展具有明显的科学支撑力。     

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.     

ENSO循环对东亚地区平流层臭氧分布的影响

采用NOAA提供的ONI(Oceanic Nio Index)指数资料与欧洲中心提供的臭氧再分析资料,以滞后相关为切入点,分析了ENSO循环对东亚地区平流层臭氧分布的影响,探讨了ENSO不同位相(El Nio、La Nia)对臭氧场的强迫影响程度,并且用ENSO对剩余环流的影响解释了平流层臭氧变化的动力机制。结果表明:(1)ENSO对东亚地区平流层臭氧的分布有明显的影响,在平流层30 h Pa和70 h Pa尤为显著,且滞后8个月时二者相关达到最大;(2)El Nio发生8个月后中纬度地区平流层30 h Pa的臭氧有所减少,而高纬度臭氧增加,70 h Pa则与之相反,同时在低纬度地区70 h Pa臭氧减少;La Nia反之;(3)Nio3.4区海温与滞后8个月臭氧的SVD分析结果也有类似的变化;(4)El Nio和La Nia的影响之间有显著的差异,在分别滞后于El Nio和La Nia事件8个月后平流层低层的臭氧含量差异可达-25%以上。(5)ENSO可以通过影响剩余环流的变化,进而影响臭氧分布发生以上的变化。     

2015/2016年超强El Nio局地海气特征及其特殊性

利用NOAA海表温度和NCEP/NCAR大气环流等全球再分析资料,讨论了2015/2016年超强El Nio事件局地海气过程的演变特征,并与1982/1983和1997/1998年两次强El Nio事件做了对比分析。结果表明,2015/2016年El Nio在峰值强度、持续时间、累计海温距平等指标上都略强于前两次El Nio,可视为有完整气象观测纪录以来的最强事件;与前两次事件相比,2015/2016年El Nio海温异常中心位置明显偏西,热带东太平洋海温相对较冷而中太平洋更暖,由于热带对流对海温的非线性响应,赤道东太平洋降水相对较弱,中太平洋则显著偏多,这在El Nio当年12月至次年4月尤为明显;此外,在前两次El Nio的成熟期至衰减期,中太平洋大气响应都存在明显的南移特征,西风异常和对流中心都从赤道南移到了5°S以南。而2015/2016年中太平洋大气响应一直位于赤道附近,南移特征相对较弱,ENSO和年循环相互作用的组合模态相比前两次较弱,西北太平洋反气旋的强度也弱于前两次。这主要是由于2015年冬季至2016年春季,热带太平洋暖海温异常位置偏西,中太平洋海温异常明显强于前两次,叠加气候平均态海温之后,赤道南北两侧海温都高于对流阈值,对流旺盛,这大大削弱了大气响应的经向移动和ENSO组合模态的强度。     

两类El Nio事件对我国河西走廊地区水文气象要素的影响

在两类El Nio事件下,通过滑动平均,对河西走廊地区降水量、气温及出山径流量与ElNio的相关性进行了研究,并用距平法分析了1959-2005年期间两类El Nio事件对研究区气温、降水量和出山径流量变化的具体影响。结果表明,整个河西地区受El Ni珘no较强影响,在第一类El Nio事件年,高温少雨、出山径流量偏少;第二类El Nio事件年该地区低温多雨、出山径流量较丰。相比高海拔山区,气温在低海拔地区对El Nio响应程度更高,降水对El Nio的响应在山区和低海拔平原区差别不大,均表现出较高的敏感性。与出山径流量相比,降水量和气温对El Nio的响应更高一些。     

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.     

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。     

西北太平洋热带云团发展与两类El Nio事件的联系

利用1982—2009年全球热带云团数据集、NCEP/NCAR再分析资料和英国Hadley中心海温资料,并引入热带云团生成率(Genesis Productivity,GP)来分析EP(Eastern Pacific)El Nio和CP(Central Pacific)El Nio事件与西北太平洋热带云团发展的相关性。研究表明,1)夏秋两季GP与Nio3指数在东南区(SE)均为显著正相关,在西南区(SW)仅秋季呈显著正相关;GP与EMI(El Nio Modoki Index)指数在夏季SE区域为显著正相关,在秋季南中国海(South China Sea,SCS)区呈负相关。2)在EP El Nio年,夏季SE区域的GP增大与低层涡度、高层散度以及低层相对湿度的相对增大一致。夏季SW区域与秋季SE区域的GP增大与有利的高低空配置相关,La Nia年则与之相反。3)在CP El Nio年,夏季SE区域的GP增大伴随着低层涡度和高层散度的增加,同时与充足的水汽及弱风切变相吻合;而秋季SCS区域的GP下降源于正涡度带、正散度带以及水汽带的东移。     

两类El Nio事件对我国河西走廊地区水文气象要素的影响

在两类El Nio事件下,通过滑动平均,对河西走廊地区降水量、气温及出山径流量与ElNio的相关性进行了研究,并用距平法分析了1959-2005年期间两类El Nio事件对研究区气温、降水量和出山径流量变化的具体影响。结果表明,整个河西地区受El Ni珘no较强影响,在第一类El Nio事件年,高温少雨、出山径...     

Nonlinearity Modulating Intensities and Spatial Structures of Central Pacific and Eastern Pacific El Nio Events

This paper compares data from linearized and nonlinear Zebiak–Cane model, as constrained by observed sea surface temperature anomaly(SSTA), in simulating central Pacific(CP) and eastern Pacific(EP) El Nio. The difference between the temperature advections(determined by subtracting those of the linearized model from those of the nonlinear model),referred to here as the nonlinearly induced temperature advection change(NTA), is analyzed. The results demonstrate that the NTA records warming in the central equatorial Pacific during CP El Nio and makes fewer contributions to the structural distinctions of the CP El Nio, whereas it records warming in the eastern equatorial Pacific during EP El Nio, and thus significantly promotes EP El Nio during El Nio–type selection. The NTA for CP and EP El Nio varies in its amplitude,and is smaller in CP El Nio than it is in EP El Nio. These results demonstrate that CP El Nio are weakly modulated by small intensities of NTA, and may be controlled by weak nonlinearity; whereas, EP El Nio are significantly enhanced by large amplitudes of NTA, and are therefore likely to be modulated by relatively strong nonlinearity. These data could explain why CP El Nio are weaker than EP El Nio. Because the NTA for CP and EP El Nio differs in spatial structures and intensities, as well as their roles within different El Nio modes, the diversity of El Nio may be closely related to changes in the nonlinear characteristics of the tropical Pacific.     

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。     

两类El Nio发生前期大气海洋状况的对比分析

利用风场、20℃等温线深度、海表温度以及Wheeler·和Hendon提出的逐日MJO指数资料,通过合成分析方法对比分析了EP型和CP型El Nio发生前各要素场的特征,以及近30年来两类El Nio事件发生前MJO活动的差异。结果表明,在赤道西太平洋,EP型El Nio的异常西风要早于CP型El Nio出现,其强度也远远强于CP型事件。EP型El Nio的异常西风在发生前2个月已东扩至东太平洋地区,而CP型El Nio的异常西风在El Nio事件发生前3个月东扩至日界线附近,此后也只维持在日界线以西。而在赤道东太平洋,不同于EP型El Nio,CP型El Nio事件在El Nio事件发生前始终有偏东风存在。EP型El Nio温跃层有明显的加深东移现象,温跃层的演变要超前于海表温度的变化。由MJO处于5~8位相的异常概率分布,可知EP型El Nio在中西太平洋的MJO活动要比CP型El Nio早发生,比较赤道纬向风平方的均方差,发现EP型El Nio发生前对应的MJO活动要明显地强于CP型El Nio事件。     

2015/2016年超强El Nio事件背景下我国月预测技巧差异分析

利用中国站点观测降水资料、国家气候中心第2代月动力延伸预报模式(BCC_DERF2.0)的回报和预报数据、NCEP/NACR再分析资料和国家气候中心实时发布的月尺度降水预测评分数据,通过评估和诊断分析发现,在2015/2016年超强El Nio事件背景下,这两年内业务发布的月降水预报能力有明显不同,BCC_DERF2.0对月环流的预测技巧也存在差异:在2015年(El Nio发展位相),降水预报和环流预测技巧较高且稳定,而在2016年(El Nio衰减位相)的预报技巧总体偏低。进一步的研究显示,亚洲—太平洋涛动(Asia-Pacific Oscillation,APO)可能是导致2015年和2016年夏季预测技巧高低的重要影响因素。2015(2016)年夏季为APO低(高)指数年,且2016年具有高指数年的典型环流特征。而APO高指数对应的环流特征与El Nio衰减位相对西北太平洋环流的影响不同,在El Nio和APO的物理影响途径不一致时,将直接影响东亚环流可预报性的高低及动力气候模式的预报技巧,即El Nio在发展和衰减位相与APO型不同组合的影响是2015和2016年月预测技巧有差异的重要原因。     

The Amplitude-Duration Relation of Observed El Nino Events

The authors demonstrate that the El Ni o events in the pre-and post-1976 periods show two ampli-tude-duration relations. One is that the stronger El Ni o events have longer durations, which is robust for the moderate El Ni o events; the other is that the stronger El Ni o events have shorter durations but for strong El Nio events. By estimating the sign and amplitude of the nonlinear dynamical heating (NDH) anomalies, the authors illustrate that the NDH anomalies are negligible for moderate El Nio events but large for strong El Nio events. In particular, the large NDH anomalies for strong El Nio events are positive during the growth and mature phases, which favor warmer El Nio events. During the decay phase, however, the negative NDH anomalies start to arise and become increasingly significant with the evolution of the El Nio events, in which the negative NDH anomalies dampen the sea surface temperature anomalies (SSTA) and cause the El Nio events to reach the SST normal state earlier. This pattern suggests that the nonlinearity tends to increase the intensities of strong El Nio events and shorten their duration, which, together with the previous results showing a positive correlation between the strength of El Nio events and the significance of the effect of nonlinear advection on the events (especially the suppression of nonlinearity on the SSTA during the decay phase), shows that the strong El Nio events tend to have the amplitude-duration relation of the stronger El Nio events with shorter durations. This result also lends support to the assertion that moderate El Nio events possess the amplitude-duration relation of stronger El Nio events with longer durations.     

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。     

El Nio事件与番禺降水的相关性分析

采用X~2检验方法,统计分析番禺地面气象站1961～2006年的逐月降水资料与El Nio现象的关系。结果表明:两类El Nio事件与番禺年降水量有密切关系,Ⅰ类El Nio事件与番禺年降水量呈强的正相关,降水增加量平均为26.63%,而Ⅱ类El Nio事件与番禺年降水量呈负相关,降水减少量平均为11.46%。从季节分布来看,两类El Nio事件对锋面降水和季风过渡季节降水影响较小,而对汛期降水影响较大。两类事件对降水影响的差异主要通过西太平洋副高脊线位置的差异表现出来:Ⅰ类El Nio事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏南,7、8月偏北;Ⅱ类El Nio事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏北,7、8月偏南。     

Sensitivity Difference in the Extratropical Atmosphere to Two Types of El Nio Events

A comparison of sensitivity in extratropical circulation in the Northern Hemisphere(NH)and Southern Hemisphere(SH)is conducted through observational analyses and diagnostic linear model experiments for two types of El Nio events,the traditional El Nio with the strongest warmth in the eastern tropical Pacific(EP El Nio)and the El Nio Modoki with the strongest warmth in the central tropical Pacific(CP El Nio).It is shown that CP El Nio favors the occurrence of a negative-phase Northern Annular Mode(NAM),while EP El Nio favors that of the Pacific-North American(PNA)pattern.In SH,both EP and CP El Nio induce a negative phase Southern Annular Mode(SAM).However,the former has a greater amplitude,which is consistent with the stronger sea surface temperature(SST)warmth.The difference in the two types of El Nio events in NH may originate from the dependence of heating-induced extratropical response on the location of initial heating,which may be associated with activity of the stationary wave.In SH,the lack of sensitivity to the location of heating can be associated with weaker activity of the stationary wave therein.