El Nino事件发生对南北半球大气环流异常的对称及非对称性影响及其机理分析

利用合成分析方法,分析了1971-2003年间7个El Nino事件发生时南、北半球大气环流异常的对称与反对称特性。分析结果表明,El Nino事件发生期间,在热带地区15°S-15°N大气环流异常以对称性为主,但也有一定的反对称分量：高度场异常和纬向风异常的对称性较强,而经向风异常的反对称较强;同时在El Nino事件演变的各阶段,高度场异常和纬向风异常的变化较明显,而经向风的变化较小,高度场和风场异常在低层（700hPa）和高层（200 hPa）呈明显的反位相分布。并且,为探讨El Nino事件对南、北半球大气环流异常的非对称性影响的机理,本研究进一步利用ERA-40逐日资料,应用Hough函数分析了El Nino事件发生期间这些赤道波动的演变特征。结果表明,El Nino事件发生期间,热带地区大气环流异常对称性较强的主要原因是对称性Rossby波异常较强,而Rossby重力混合波异常对经向风场的反对称分量有重要作用;并且,研究结果还表明,在ElNino事件发生期间,热带东太平洋的海温正异常能够激发由对称性Rossby波和Kelvin波组成的Gill型环流异常。此外,分析表明Hough函数在分析热带大气波动的对称性及反对称性上具有明显的优越性。     

E1 Ni(n)o事件发生对南北半球大气环流异常的对称及非对称性影响及其机理分析

利用合成分析方法, 分析了1971～2003年间7个El Ni(n)o事件发生时南、 北半球大气环流异常的对称与反对称特性.分析结果表明, El Ni(n)o事件发生期间, 在热带地区15°S～15°N大气环流异常以对称性为主, 但也有一定的反对称分量: 高度场异常和纬向风异常的对称性较强, 而经向风异常的反对称较强; 同时在El Nino事件演变的各阶段, 高度场异常和纬向风异常的变化较明显, 而经向风的变化较小, 高度场和风场异常在低层 (700 hPa) 和高层 (200 hPa) 呈明显的反位相分布.并且, 为探讨El Ni(n)o事件对南、 北半球大气环流异常的非对称性影响的机理, 本研究进一步利用ERA-40逐日资料, 应用Hough函数分析了El Nino事件发生期间这些赤道波动的演变特征.结果表明, El Ni(n)o事件发生期间, 热带地区大气环流异常对称性较强的主要原因是对称性Rossby波异常较强, 而Rossby重力混合波异常对经向风场的反对称分量有重要作用; 并且, 研究结果还表明, 在El Ni(n)o事件发生期间, 热带东太平洋的海温正异常能够激发由对称性Rossby波和Kelvin波组成的Gill型环流异常.此外, 分析表明Hough函数在分析热带大气波动的对称性及反对称性上具有明显的优越性.     

东部和中部型El Nino事件对云南冬季降水影响的差异分析

利用1981-2017年云南125个站逐日降水观测资料和NCEP再分析资料,对比分析了两类El Nino事件期间云南冬季的降水差异,发现东部型El Nino有利于冬季云南大部地区降水显著偏多,而中部型El Nino的影响却不明显。进一步从两类事件相应的大气环流等方面分析了造成降水差异的物理原因。研究表明:(1)东部型El Nino年,Walker环流在西太平洋为异常强的下沉气流,西太平洋副热带高压偏强偏西,Hadley环流在20°N为异常上升气流,造成云南水汽输送和辐合加强,中高纬度巴尔喀什湖和贝加尔湖脊发展,冷空气沿高原东侧南下影响云南,冷暖空气在云南频繁交汇,导致云南冬季降水日数明显偏多,相应降水偏多;(2)中部型El Nino年,Walker环流在西太平洋下沉支强度较东部型弱,相应的西太平洋副热带高压较东部型偏弱偏东,Hadley环流在20°N为下沉气流,对云南区域水汽输送影响较弱,同时中高纬度环流不利于冷空气南下影响云南,除对应冬季云南东部降水日数偏少外,对其他地区降水的影响不明显。     

“六月突变”中的波纬相互作用

本文应用EP理论及其诊断方法对1982年初夏北半球大气环流季节性突变过程中扰动和纬向气流相互作用的动力机制进行了分析和讨论,指出副热带急流的北跳与中纬度扰动能量向副热带对流层顶的增强输送紧密相关,而这种输送的方向是受纬向气流结构制约着的;但在此期间,纬向气流变化对扰动输送的响应十分迅速显著,就环流的突变性来讲,扰动的强迫作用是关键的。     

1982年夏季热带大气环流异常与ElNino事件发展机制的探讨

本文利用1980—1983年四个夏季(以7月平均为代表)的ECMRWF资料,分析了1982—1983年El Nino事件强烈发展前的1982年夏季热带大气环流的异常.从一系列显著异常的观测事实分析中得出:1982年夏季异常强的东亚高空东风急流是1982～1983年El Nino事件发展的一个可能促发机制;1982年澳大利亚冬季冷空气的异常堆积导致澳大利亚至东太平洋纬向热力对比的增强,是赤道太平洋偏东信风迅速减弱的一个重要原因.     

冬季低纬度热源异常在北半球对流层大气环流异常中的作用

本文首先从理论上讨论了北半球冬季低纬度强迫源与中纬度强迫源强迫所产生的准定常行星波在实际基本气流中传播路径及其振幅分布的差异,指出冬季低纬度热源异常将对北半球中、高纬度对流层大气环流的异常起很大影响,而中纬度热源异常将对平流层环流异常起很大作用。 本文应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却及水平涡旋热力扩散准地转34层球坐标模式分别计算了冬季低纬度热源异常与中纬度热源异常所造成北半球扰动系统的异常情况,计算结果表明了冬季低纬度热源异常将对中、高纬度对流层大气环流异常起很大作用,热带太平洋上空热源异常将产生PNA型环流异常。     

1982年夏季热带大气环流异常与ElNio事件发展机制的探讨

本文利用1980—1983年四个夏季(以7月平均为代表)的ECMRWF资料,分析了1982—1983年El Nino事件强烈发展前的1982年夏季热带大气环流的异常.从一系列显著异常的观测事实分析中得出:1982年夏季异常强的东亚高空东风急流是1982～1983年El Nino事件发展的一个可能促发机制;1982年澳大利亚冬季冷空气的异常堆积导致澳大利亚至东太平洋纬向热力对比的增强,是赤道太平洋偏东信风迅速减弱的一个重要原因.     

El Nino事件与中国东部气温异常

本文进行的多年历史资料的分析表明,中国东部地区的气温异常同El Nino事件有密切的关系 在El Nino年夏季中国东北及附近地区气温多比常年偏低,而在反El Nino年夏季那里气温多出现高温异常。在El Nino年冬季,中国东部广大地区气温比常年偏高:反El Nino年冬季,中国东部广大地区气温比常年编低。中国东部地区的温度异常同El Nino所造成的大气环流异常的关系,本文亦作了分析研究。 中国东部地区冬半年气温的持续编低同El Nino事件的发生有密切关系,表明东亚地区持续的强高空槽活动(寒潮活动)可能是El Nino事件发生的重要触发机制。      

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。     

El Niño事件发生对南北半球大气环流异常的对称及非对称性影响及其机理分析

利用合成分析方法, 分析了1971～2003年间7个El Niño事件发生时南、北半球大气环流异常的对称与反对称特性。分析结果表明, El Niño事件发生期间, 在热带地区15°S～15°N大气环流异常以对称性为主, 但也有一定的反对称分量: 高度场异常和纬向风异常的对称性较强, 而经向风异常的反对称较强; 同时在El Niño事件演变的各阶段, 高度场异常和纬向风异常的变化较明显, 而经向风的变化较小, 高度场和风场异常在低层 (700 hPa) 和高层 (200 hPa) 呈明显的反位相分布。并且, 为探讨El Niño事件对南、北半球大气环流异常的非对称性影响的机理, 本研究进一步利用ERA－40逐日资料, 应用Hough函数分析了El Niño事件发生期间这些赤道波动的演变特征。结果表明, El Niño事件发生期间, 热带地区大气环流异常对称性较强的主要原因是对称性Rossby波异常较强, 而Rossby重力混合波异常对经向风场的反对称分量有重要作用; 并且, 研究结果还表明, 在El Niño事件发生期间, 热带东太平洋的海温正异常能够激发由对称性Rossby波和Kelvin波组成的Gill型环流异常。此外, 分析表明Hough函数在分析热带大气波动的对称性及反对称性上具有明显的优越性。     

NUMERICAL EXPERIMENTS FOR THE IMPACT OF ANTARCTIC ICE COVER AND SEA SURFACE TEMPERATURE ON CLIMATE VARIABILITY*

By using a three-level atmospheric general circulation model(AGCM),we have completed several numerical experiments to study the impacts of sea surface temperature anomaly(SSTA) and antarctic ice cover anomaly(AICA) during 1981-1983 on climate variability.The results show that during the El Nino period of 1982-1983 the impact of SSTA overrides that of AICA.SSTA mainly affects equatorial zonal circulation and produces PNA wave train,and SE-NW wave train in East Asia to influence the weather of China.AICA produces west-east anomalous vortex streets in the middle latitudes of both hemispheres and affects the intensity of the polar vortex of Southern Hemisphere.     

El Nio与La Nia期间大气加热场的特征及其对大气环流的影响

本文采用欧洲中心７层网格点逐月平均全球资料和同期美国ＫＷＢＣ的太平洋海温资料分析了１９８２年１月～１９８３年１２月ＥｌＮｉｎｏ期间和１９８８年１月￣１９８９年１２月ＬａＮｉｎａ期间大气加热场的特征。结果表明，海表温度异常时，海面向上输送的感热、潜热通量变化并不大，有时甚至出现和海温距平变化相反的趋势，而另一方面，各辐射量和凝结加热量变化却很重要。进一步本文又分别以多年平均的１２月、ＥｌＮｉｎｏ及ＬａＮｉｎａ强盛时的１９８２年１２月和１９８８年１２月的实测海温和实测大气资料为初值作了数值模拟，模拟的大气状况与真实大气状况一致。根据资料分析和数值模拟的结果，本文认为作大尺度中长期天气预报及研究海气相互作用时应充分考虑辐射收支和凝结加热量的变化。     

北半球冬季环流异常对我国东北夏季长期天气过程的影响

用北半球１４个冬季的５００ｈＰａ候距平高度场和１４个夏季东北地区温度和降水候距平资料，分析了冬季环流异常对次年夏季温度和降水异常的影响，发现北半球冬季环流异常的显著区与冬季大气活动中心或超长波槽脊相联系；与我国东北地区夏季温度和降水异常关系密切。在Ｅｌ Ｎｉｎｏ和反Ｅｌ Ｎｉｎｏ年，这种现象更为明显。     

El Nino事件当年和次年夏季低纬环流特征的初步分析

分析1950年以来中等强度以上的ElNiño和LaNina当年和次年夏季(7月)低纬度风场和500hPa高度距平场,发现有不同的特征。其中中-西太平洋近赤道地区850、200hPa上风场异常变化十分明显,这种异常变化与南北半球大气相互作用有密切关系。在500hPa高度距平场上,北半球中、高和低纬地区表现出不同的正、负距平分布型式。上述特点对气候短期预测有一定参考意义。     

ElNino事件当年和次年夏季低纬环流特征的初步分析

分析１９５０年以来中等强度以上的ＥｌＮｉｎｏ和ＬａＮｉｎａ当年和次年夏季低纬度风场和５００ｈＰａ高度距平场发现有不同特征。其中中－西太平洋近赤道地区８５０、２００ｈＰａ上风场异常变化十分明显,这种异常变化与南北半球大气相互作用有密切关系。     

How well do current climate models simulate two types of El Nino?

In this study, we evaluate the fidelity of current climate models in simulating the two types of El Nino events using the pre-industrial output in CMIP3 archives. It is shown that a few climate models simulate the two types of El Nino events to some extent, while most of the models have serious systematic problems in simulating distinctive patterns of sea-surface temperature (SST) and precipitation anomaly associated with the two types of El Nino; that is, they tend to simulate a single type of El Nino. It is shown that the ability of climate models in simulating the two types of El Nino is related to the sensitivity of the atmospheric responses to the SST anomaly patterns. Models whose convective location is shifted to the east (west) as the SST anomaly center moves to the east (west) tends to simulate the two types of El Nino events successfully. On the other hand, models whose location of convective anomaly is confined over the western or central Pacific tends to simulate only the single type of El Nino event. It is also shown that the confinement of the convective anomaly over the western or central Pacific is closely linked to the dry bias and the associated cold bias over the eastern Pacific. That is, because positive El Nino SST anomalies over the eastern Pacific cannot increase local convection effectively when the total SSTs are still too cold due to a cold bias. This implies that the realistic simulation of climatology, especially over the equatorial eastern Pacific, is essential to the successful simulation of the two types of El Nino.     

The Vertical Structures of Atmospheric Temperature Anomalies Associated with El Nio Simulated by the LASG/IAP AGCM： Sensitivity to Convection Schemes

The vertical structures of atmospheric temperature anomalies associated with El Nio are simulated with a spectrum atmospheric general circulation model developed by LASG/IAP (SAMIL). Sensitivity of the model’s response to convection scheme is discussed. Two convection schemes, i.e., the revised Zhang and Macfarlane (RZM) and Tiedtke (TDK) convection schemes, are employed in two sets of AMIP-type (Atmospheric Model Intercomparison Project) SAMIL simulations, respectively. Despite some deficiencies in the up...     

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.     

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.