热带OLR异常准二年周期的初步研究

本文用带通滤波、单点相关和EOF研究了热带(40°N—40°S)OLR异常准二年周期的水平结构。指出其空间模态具有纬向偶极结构,它同热带行星波数2相联系。印尼—赤道中太平洋偶极型的准二年周期变化同赤道QBO有一定关系。后延相关和交叉谱分析揭示出赤道低纬OLR异常准二年周期在东非—赤道中太平洋(30°E—150°W)为驻波振荡,而在赤道东太平洋—赤道大西洋巴西海岸(140—40°W)则为向西传播。      

热带和中高纬地区季节内振荡的特征及其动力学诊断

使用5年低阶全球谱模式资料,对中高纬大气和热带大气季节内振荡的动力学性质和传播特征进行了诊断研究。分析发现模式再现了大气中季节内振荡在热带和中高纬地区的传播特性以及它们之间的差异。热带大气30—60天振荡在速度势场上表现为纬向—波结构和行波特性,而在散度风场上反映了赤道西太平洋—印度洋东西向偶极子型的振荡。中高纬大气30—60天振荡表现为定常波位相和振幅的变化,即波包络的传播特征。它与中高纬地区遥相关型的转换有关,通过遥相关位相和振幅的变化,不仅完成了热带和中高纬地区之间以及热带不同区域之间的能量输送,而且通过这种能量输送过程把南、北半球中高纬地区季节内振荡联系起来。      

冬夏季节热带副热带OLR场的遥相关分析

本文利用NOAA13年月平均格点资料分析了冬夏热带副热带射出长波辐射(OLR)的气候特征及其遥相关结构。结果表明,OLR场的高低值带有明显的季节变动,低值带中心从冬至夏由赤道西太平洋地区向西北移至孟加拉湾,高值带从冬至夏北移约10—15个纬度,但东南太平洋高值区的位置无明显季节变动。 遥相关结构分析表明,冬夏季节OLR场分别有8个遥相关关键区,它们之间存在着较强的同时性遥相关联系。冬季遥相关型主要由位于赤道低纬度“印度洋—西太平洋—东太平洋—大西洋”的纬向2波式遥相关和在太平洋中部、东亚地区,南北半球副热带与赤道地区的经向负遥相关型组成。夏季OLR遥相关关键区主要分布在孟加拉湾至赤道西太平洋、东太平洋与低纬度大西洋和中纬度东亚沿海与北美大陆,构成低纬度和中纬度两类纬向正遥相关型。进一步分析发现,冬夏OLR遥相关型的年际变化较好地揭示了OLR场异常与ENSO、低纬度Walker、Hadley环流等海—气系统异常的整体联系。      

北半球1月和7月纬偏场遥相关结构分析

本文利用1951－1986共36年资料对北半球500hPa1月和7月纬偏场的遥相关结构进行了分析结果表明：冬季纬偏场的遥相关结构与位势高度场的遥相关结构一致，都存在5种呈经向分布的遥相关型。但在夏季，位势高度场中的遥相关现象不明显，纬偏场中却存在4种呈纬向分布的遥相关型。对比纬偏场1月和7月的遥相关结构,发现两者存在明显差异。     

北半球中纬地区平均纬向垂直环流的特征

Reginald.E.Newell等曾计算了冬夏两季5℃和5°N的沃克环流(Walker Cell),给出了赤道地区纬向气流的特征。Krishnamurti曾根据200mb位势流的计算结果,推论出北半球夏季0°-30°N和北半球冬季15°S—15°N的理想纬向垂直环流圈,给出了热带和副热带地区纬向垂直环流的特征。叶笃正等指出青藏高原地形及其夏季的热源作用,使其与西半球、南半球和中、东太平洋的天气系统产生遥相关,给出了青藏高原地区和遥     

中国西北5月和9月地表气温的年际变率机理及其预测

本文基于1961～2016年中国西北地区逐日地表气温观测资料以及全球大气再分析资料，通过统计诊断和数值模拟的方法，揭示了西北地区5月和9月地表气温年际变率规律及其机理，并在此基础上分别构建了季节预测模型。结果表明：（1）西北5月和9月地表气温年际变率经验正交函数分解第一模态均为全区一致型空间分布，但具有不同的变率特征。（2）西北5月地表气温正异常与拉尼娜衰减型海表温度异常所对应的热带纬向三极型对流（降水）异常强迫有关，对流异常激发的热带外遥相关波列导致西北地区上空受反气旋（高压）异常控制，造成局地向下太阳短波辐射增多，从而使得西北地表气温增加；而西北9月地表气温正异常与拉尼娜发展型海表温度异常所对应的热带纬向偶极型对流（降水）异常强迫有关，偶极型对流强迫能够在西北地区东西两侧激发反气旋（高压）异常，导致西北地表气温正异常。（3）基于物理机制，分别利用拉尼娜衰减和发展型的相关海表温度异常预测因子，建立针对西北地区5月和9月地表气温年际变率的季节预测模型，独立预报期间（2007～2016年）预测技巧相关系数分别可达0.74和0.62，可为西北地表气温短期气候预测提供参考。     

模式大气对于非绝热加热场的线性响应

本文利用一个包含了Newton冷却、Rayleigh摩擦以及▽~4型水平扩散等耗散作用的定常、斜压、线性初始方程三维谱模式,研究了热带和中纬度理想热源以及1979年1月北半球平均非绝热加热场对于冬季行星尺度的大气定常波的影响。数值试验结果表明,热力强迫作用的重要性可以与北半球大地形的动力强迫作用相比拟。利用1979年1月平均加热场作为强迫函数计算得到的强迫扰动,主要表现为纬向波数为2的行星波,并具有明显的斜压结构。热带地区纬向非均匀热源所激发的近似地沿大园路径传播的Rossby波列,对于热带区域与中、高纬大气之间的遥相关现象提供了一种可能的解释,同时,热带外区域的加热场对于整个半球范围内定常波的维持有着更显著的贡献。     

1980～1983年低纬西太平洋、印度洋地区低频振荡的空间型和遥相关分析

利用１９８０年１月～１９８３年１２月已滤波的ＯＬＲ资料，采用经验正交函数分析方法，对１９８０～１９８１年（正常年）和１９８２～１９８３年（异常年）低纬西太平洋和印度洋地区低频振荡的空间分布及遥相关特征进行了研究．结果表明：正常年与异常年，这些地区低频振荡的强度、空间型及时间系数的变化有较大的差异．此外，还发现正常年这些地区存在３种低频遥相关，即赤道西太平洋型，北热带西太平洋型和赤道印度洋型；异常年则仅存在２种低频遥相关，即赤道西太平洋型和南热带西太平洋型．由于受厄尔尼诺事件的影响，东西向偶极型低频振荡中心的位置和强度都有很大的变化     

青藏高原大气热源年际变率及其驱动因子

青藏高原（以下简称高原）大气热源对亚洲夏季风爆发、演变、推进,乃至全球气候系统都有重要影响,因此近年来高原大气热源变异机理也日益受到关注。本文在回顾已有关于不同季节高原热源变异原因的研究基础上,利用1980～2018年日本气象厅再分析数据JRA55（Japanese 55-year Reanalysis）,对逐月高原大气总热源的年际变率进行分类,并进一步探究了影响不同类别高原大气总热源的异常大尺度环流系统及海温驱动因子。除了传统上受关注的“冬季型”和“夏季型”以外,本文还提出了“早春型”和“过渡型”两种高原大气热源变率模态。总体而言,高原大气总热源年际变率以降水引起的凝结潜热异常为主,其中“冬季型”及“早春型”高原大气热源异常中心位于高原西部,主要受到中高纬遥相关波列的影响。此外,“冬季型”还受到厄尔尼诺—南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO）及印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole, IOD）的影响。“夏季型”高原大气热源呈东西偶极型反相变化,最大异常中心位于高原东南部,主要受北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation, NAO）的影响;“过渡型”高原大气热源呈南北偶极型反相变化,受热带太平洋—印度洋海表温度异常的共同影响。因此,不同背景环流下高原热源年际变率的驱动因子存在明显差异。     

1980～1983年低纬西太平洋,印度洋地区低频振荡的空间型和遥相关…

利用１９８０年１月～１９８３年１２月已滤波的ＯＬＲ资料，采用经验正交函数分析方法，对１９８０～１９８１年（正常年）和１９８２～１９８３年（异常年）低纬西太平洋和印度洋地区低频振荡的空间分布及遥相关特征进行了研究，结果表明，正常所下异常年，这些地区低频振荡的强度，空间型及时间系数的变化有较大的差异，此外，还发现正常年这些地区存在３种低频遥相关，即赤道西太平洋型，北热带西太平洋型和赤道印度洋型，异常年     

太平洋—日本遥相关型的年代际变化特征及其成因

本文首先利用NCEP/NCAR和ERA-40再分析资料以及中国753站降水资料对太平洋—日本(Pacific-Japan,简称P-J)遥相关型在上世纪70年代末期气候突变前后的年代际变化特征进行了分析研究。结果表明,在气候突变前后,P-J遥相关型的位置发生了显著的变化,气候突变以后其位置明显向西向南偏移。这种位置的变化同样也反映在纬向风场、高度场上。研究结果还表明,气候突变前后P-J遥相关型的年代际变化与热带太平洋和印度洋海温变化有关。气候突变之前,P-J遥相关型的变化与前期热带太平洋和印度洋海温不存在显著的相关;但在气候突变之后,P-J遥相关型与前期冬春季的热带太平洋、印度洋海温之间存在大范围的显著相关区。这种P-J遥相关型与热带太平洋、印度洋海温相关关系的年代改变可能与1970年代中期以后赤道中东太平洋海温变化振幅明显增强有关。随后,本文采用一个高分辨率的大气环流模式,通过一系列的数值试验也进一步证实了1970年代末期热带太平洋和印度洋海温的年代际变化确实可致使P-J遥相关型位置发生相应的改变。     

A DIAGNOSTIC STUDY OF THE TELECONNECTION ASSOCIATED WITH THE WARM POOL OF THE WESTERN PACIFIC AND ASIAN MONSOON DURING EL NINO AND NON-EL NINO YEARS

Based on the monthly mean OLR, geopotential height and wind data from the NCEP/NCAR reanalyzed data sets for 1982-1996, the atmospheric teleconnection associated with the warm pool of the tropical western Pacific and Asian monsoon region during E1 Nino and non-El Niño years are studied diagnostically in this paper. It is found that, the teleconnection pattern caused by the activity of the Asian summer monsoon (ASM) emanates from the Asian monsoon region to the tropical eastern Pacific via the Aleutians in summer of the El Niño years. In the non-El Niño years, however, the ASM-related teleconnection pattern stretches northward and westward from the Asian monsoon region, exerting its influences mainly on the circulation over middle and high latitude rather than that over the tropical eastern Pacific. Evidences also show that the anomalous convection over the tropical western Pacific warm pool leads to the East Asia/Pacific(EAP) teleconnection pattern during the non-El Niño years. It is interesting to note that the teleconnection in the 500 height field associated with the warm pool convection disappears in the El Niño years. The differences of the teleconnection pattern between the El Niño years and the non-El Niño years suggest that the activities of the ASM and the convection over the warm pool of the tropical western Pacific, the most energetic weather events in boreal summer, are intertwined and interactive with other global-scale circulation in different ways under different climate backgrounds.     

南半球对流层大气对热带太平洋-印度洋海温异常综合模的响应及其机制解释

利用NOAA SST及NCEP/NCAR再分析资料, 研究了热带太平洋—印度洋海温异常综合模和南半球对流层大气之间的遥相关模态并对其进行了机制解释。首先通过相关和合成分析, 给出了遥相关的空间模态, 结果表明: 北半球秋、冬季, 在南半球对流层大气存在和热带太平洋—印度洋海温异常综合模密切联系的遥相关作用中心, 该中心的分布构成一列明显的从赤道中太平洋出发, 最终到达非洲中南部及赤道印度洋的Rossby波列, 将赤道太平洋、印度洋与南半球中高纬度大气连接起来, 起到了类似“大气桥” 的作用。而单纯IOD和单纯ENSO均难以在南半球对流层激发出遥相关波列, 进一步证实了两者共同作用的影响。其次, 利用行星波能量传播理论对两者之间的遥相关进行了机制分析, 发现纬向波数为1～3的大气行星波的能量传播是热带太平洋—印度洋海温异常综合模与南半球对流层大气之间遥相关的一种可能的联系方式。     

TELECONNECTION BETWEEN SEA－SURFACE TEMPERATURE IN TROPICAL EASTERN PACIFIC AND OZONOSPHERE OVER NORTHERN HEMISPHERE

Seasonal interaction between sea-surface temperature (SST) in the tropical eastern Pacific and ozone layer in Northern Hemisphere, ahd the layer,s teleconnection spatial structure caused by SST effeets, for January and July, are statistically analysed. The result indicates that the areas spacially correlated between SST and ozone layer in January greatly differ from the ones in July and they show opposite tendency in the signs of correlation, so do the teleconnection pattern for the ozone lay6r due to effects of SST in different seasons. In addition, persistent' influence of SST on the ozone layer results insuperposition of seasonal SST effects on the layer and makes it characteristic of well-defined wavetrainsin responses to SST. It is concluded that SST in the tropical eastern Pacific is of great importance to thenorthern ozone layer distribution and its seasonal evolution.     

热带东太平洋海温与北半球大气臭氧层的遥相关结构

统计分析了１月份、７月份热带东太平洋海温同北半球大气Ｏ３层之间的季节性相互联系以及海温导致的Ｏ３导遥相关的空间结构。结果发现：１月份海温与Ｏ３层的空间相关区域明显地不同于７月份，并且相关符号呈相反趋势，因而由不同季节海温导致Ｏ３层的遥相关型也不相同。此外，海温对Ｏ３层的变化存在着持续的影响，导致不同季节海温对Ｏ３层的影响效果产生叠加，使Ｏ３层对海温的响应表现出十分明显的波列结构特征。表明了热带东太     

The Circum-Pacific Teleconnection Pattern in meridional wind in the high troposphere

The Circum-Pacific Teleconnection Pattern (CPTP) is revealed in the meridional wind in the high troposphere via an emprirical orthogonal function (EOF) and correlation analysis on NCEP/NCAR reanalysis data. The CPTP is found to be composed of the North Pacific-North American teleconnection pattern (PNA), the South Pacific-South American teleconnection pattern (PSA), and the teleconnection patterns over the tropical western Pacific and the tropical eastern Pacific (or, Central America, or, tropical Atlantic). There is substantial interannual variability of the CPTP and a typical CPTP can be detected in some years. It is speculated that the zonal wind anomalies over the equatorial region in the western and eastern sides of the Pacific may play a role in linking the two hemispheres. The anomalous convection activities in the Tropics are plausible triggering factors for the zonal wind anomalies that are responsible for the composition of the CPTP.     

An objective analysis of the observed spatial structure of the tropical Indian Ocean SST variability

The observed interannual Indian Ocean sea surface temperature (SST) variability from 1950 to 2008 is analyzed in respect to the spatial structure of the variability. The analysis is based on an objective comparison of the leading empirical orthogonal function modes against the stochastic null hypothesis of spatial red noise (isotropic diffusion). Starting from this red noise assumption, the analysis searches for those structures that are most distinct from the red noise hypothesis. This objective approach will put previously well and less known modes of variability into the context of the multivariate SST variability. The Indian Ocean SST variability is marked by relatively weak SST variability, which is strongly dominated by a basin wide monopole pattern that is caused by different processes. The leading modes of variability are the El Nino Southern Oscillation (ENSO) variability and the warming trend, which both project onto the basin wide monopole structure. Other more characteristic spatial patterns of internal variability are much less dominant in the tropical Indian Ocean, which is quite different from all other ocean basin, where characteristic teleconnection patterns exist. The remaining, ENSO independent, detrended variability is dominated by multi-pole patterns from the southern Indian Ocean reaching into the tropical Indian Ocean, which are probably primarily caused by extra-tropical atmospheric forcings. The large scale tropical Indian Ocean internal variability itself has no dominant structure. The currently often used dipole mode index (DMI) does not appear to present a dominant teleconnection pattern of the Indian Ocean internal SST variability. In the context of the objective analysis presented here, the DMI partly reflects the ENSO variability and is also a representation of the multi-dimensional, chaotic spatial red noise (isotropic diffusion) process. As such the DMI cannot be interpreted as a coherent teleconnection between the two poles.     

THE ROLE OF TROPICAL CONVECTION IN VARIATION OF INTRASEASONAL TELECONNECTIONS OF TROPICAL AND EXTRATROPICAL CIRCULATIONS

Based on ECMWF objective analysis data, the relationships between tropical convective activi-ties and extratropical circulation, as well as the low frequency kinetic energy, have been investigat-ed by making use of diagnostic analysis methods on the intraseasonal time scale in winters of 1983/1984 and 1986/1987. From this study, it is found that the different intensities of the tropical con-vective activities may bring about both the different intraseasonal teleconnection wave trains be-tween the tropics and the extratropics and the different dispersions of the low frequency wave ener-gy. Moreover, the tropical convection can be an important junction factor for the teleconnection ef-fect of the tropical and extratropical circulations on the intraseasonal time scale.     

热带对流活动对热带内外地区环流季内遥相关变化的作用

基于ＥＣＭＷＦ客观分析资料，本文采用诊断分析的方法研究了１９８３／１９８４和１９８６／１９８７两年冬季季内３０—６０ｄ低频域中热带对流与热带外环流以及低频扰动动能频散之间的关系。结果表明，热带对流强度上的差异可以造成热带内外地区季内遥相关波列以及低频波能频散上的差别。热带对流作用可以是联系热带内外地区季内遥相关作用的一个重要的衔接因子。