海温异常对热带内外环流相互作用影响的对比分析

运用ECMWF的风场和高度场及TBB资料,用相关方法对比分析了热带太平洋海温分布东冷西暖（1984～1985年冬季）和东暖西冷（1982～1983年冬季）两种不同背景下,热带西太平洋对流活动与中高纬环流在季内时间尺度下相互作用的特点。结果表明,不同的海温分布其对应的大尺度环流场包括Hadley和Walker环流的位置及强弱均有较大的差别。冬季热带西太平洋对流活动与热带外大气的季内相互作用过程也有明显差异。     

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。     

热带太平洋低层环流主模态与东亚大气环流的可能联系

利用1958—2001年NCEP/NCAR再分析资料,探讨了热带太平洋(100°E~60°W,10°S~10°N)10 m风场的时空变化特征及其与东亚大气环流的可能联系。结果表明:1)热带太平洋风场异常存在两种主模态,第一模态对应中西太平洋一致的西(东)风异常,关于赤道呈准对称分布,与ENSO(El Nio-Southern Oscillation)暖(冷)位相时风场的分布对应;第二模态则关于赤道呈反对称分布,西北太平洋存在显著的反气旋(气旋)式环流,中太平洋异常西风不再位于赤道上,而是南移到了10°S左右,对应ENSO暖(冷)位相向相反位相转换时的风场分布特征。2)两模态时间系数的主振荡周期不同,与ENSO循环的位相关系也不同。研究发现,当两模态呈正(负)位相分布时,贝加尔湖南侧(South to Lake Baikal,SLB)容易发生持续的高压(低压)异常环流。3)两模态与SLB异常环流的联系途径不同。第一模态正位相对应热带中东太平洋大范围暖海温引起的二极型Walker环流异常,SLB异常高压不仅能通过东亚沿岸北风和南海低槽的作用促进第一模态的前期发展,还对其后期维持起重要作用。负位相时,情况相反。该环流系统既与热带中东太平洋大范围垂直运动有关,还与邻近的中国东南沿海低层异常辐合有关;第二模态则对应热带西太平洋及东印度洋为主、大西洋为辅的暖海温引起的热带四极型Walker环流异常。此时热带西太平洋到东印度洋局地偏强的经圈Hadley环流可能是SLB异常环流维持的主要原因。     

对20世纪70年代中后期Walker环流异常减弱的分析

20世纪70年代中后期以后,位于达尔文岛的观测海平面气压值(SLP)不断升高,而位于塔西提岛的观测SLP不断下降,形成了在年代际尺度上最弱的热带太平洋东西向环流,即Walker环流.70年代中后期以后,在Walker环流不断减弱的同时,亚洲夏季风也在减弱.通过对海平面气压场的长期变化特征分析,我们发现20世纪70年代中期以后,副热带西太平洋(20～30°N,130～150°E)的SLP不断下降,与不断上升的热带西太平洋(10°S～0°,130～150°E) SLP形成了一个在年代际尺度上的反相关震荡型.这个负SLP距平与江淮流域的对流上升运动相对应,造成了中国地区夏季江淮流域降水增加而华北降水减少的格局.       

西北太平洋台风路径与厄尼诺关系初步分析

本文分析了近百年西北太平洋台风路径与厄尼诺的关系,得出了在厄尼诺年,西太平洋(120°E以东)转向的台风路径比在反厄尼诺年偏多,而西行路径则偏少。厄尼诺与反厄尼诺年的台风路径差异主要是受副高形势的影响,有明显的月际差异。      

与前期秋冬季热带对流活动异常相关联的东亚冬春季大气环流及山东4月降水

利用1979～2006年月平均OLR、850 hPa、200 hPa风场等资料,分析了山东4月降水异常年的前期秋、冬季热带地区对流活动特征,发现前冬12月的热带西太平洋地区对流活动异常与山东4月降水的关系最为密切,进一步分析其与东亚大气环流关系,结果表明西太平洋暖池上空的对流活动异常与冬春季东亚大槽、东亚局地的Hadley环流以及Walker环流的强弱紧密相连,且对流活动强(弱)年相伴随的东亚大气环流异常特征恰与山东4月降水异常少(多)年的特征相吻合,因此,12月热带西太平洋对流活动强弱可作为山东4月降水预测的一条重要依据.     

南海西南季风爆发日期及其影响因子

利用1950～1999年NCEP全球格点日平均资料,在总结南海西南季风爆发前后850 hPa大气环流特征的基础上,提出了一个较为客观的确定南海西南季风爆发日期的大气环流方法.在与1980～1991年其他多种指标确定的爆发日期比较后,作者认为该大气环流方法所确定的爆发日期基本合理,并给出了1950～1999年各年南海西南季风爆发的日期.通过合成对比分析和相关分析发现,前期热带太平洋地区海温异常分布是影响南海西南季风爆发早晚的重要因素.菲律宾以东洋面海温偏高,赤道太平洋中部偏东地区海温偏低,可以使低层西太平洋副高减弱、高层中东太平洋洋中槽加深,印度洋热带地区偏西风偏强,印度洋-太平洋热带地区Walker环流偏强,为热带对流在孟加拉湾-南海地区发展提供了有利的环境.在孟加拉湾南部偏西气流的作用下,南海地区对流活动较为容易发展起来,低层较弱的西太平洋副热带高压也容易较早地撤出南海上空,使得南海西南季风较早爆发.反之亦然.     

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。      

对流圈加热场特征及其同我国江淮流域旱涝联系的初步研究

本文采用热流量方程计算了对流圈下半部(1000—500hPa)与对流圈上半部(500—200hPa)1980—1983年各年全球月平均加热场,讨论了冬夏季全球加热场分布及年际变化特点,指出中国东部降水异常与加热场异常之间有较一致的关系,凝结潜热在加热场中起主要作用,加热场特点同我国长江中下游区域旱涝存在一定关系,旱涝前期某些区域的加热率有明显差异。ENSO事件期间,发现亦道太平洋区域存在这样的关系(ΔQ/ΔT)>(ΔQ/ΔT)海温区,上升气流最强支移到赤道太平洋中部,同亦道西太平洋之间构成一个反Walker环流,赤道太平洋中部纬向风速是辐散的,经向风速则是辐合的,赤道西太平洋加热性质对ENSO出现有先兆现象。     

台风活动与厄尼诺年的环流背景

本文分析了1951—1987年西太平洋台风活动的气候特点,包括台风生成数和登陆数、台风生成位置和强度等。分析结果表明,一般台风多的年生成位置偏北和偏西,强度偏弱,登陆我国的台风数也多;台风少的年则反之。分析结果还表明,台风活动与热带海洋和大气低频耦合振荡有着密切关系,在厄尼诺年由于瓦克环流减弱,西太平洋副热带高压偏强、位置偏南,热带辐合带偏弱、位置也偏南,热带西太平洋强对流区东移,造成西太平洋台风少、生成位置偏南和偏东、强度较强;在反厄尼诺年则相反。     

两类ENSO事件前期的热带太平洋海温距平场

分析了１９５６年以来两类ＥＮＳＯ事件热带太平洋海温距平场的特征。结果指出,东部型ＥｌＮｉｎｏ事件前期为ＬａＮｉｎａ事件年,热带中东太平洋为强的海温负距平,东部型ＬａＮｉｎａ事件前期为ＥｌＮｉｎｏ事件年,热带中不太平洋为强的海温正距平,中部型ＥｌＮｉｎｏ事件前期热带中西太平洋多为明显的海温正距平,中部型ＬａＮｉｎａ事件前期热带东太平洋多为明显的海渐负距平。两类ＥＮＳＯ事件前期海温距平场特殊基本相反。     

ACTIONS OF TYPHOONS OVER THE WESTERN PACIFIC (INCLUDING THE SOUTH CHINA SEA) AND EL NINO

According to me lime cross-section or SSI in me equatorial eastern racing and me historical data on typhoon actions over the western Pacific (including the South China Sea), a composite analysis of the actions of typhoon over the western Pacific in El Nino year (SST in the equatorial eastern Pacific are continuously higher than normal) and in the inverse El Nino year (there are continuative negative anomalies of SST in the equatorial eastern Pacific) is carried out. The results show that the actions of typhoon are in close relation with El Nino: The annual average number of typhoons over the western Pacific and South China Sea is less than normal in El Nino year and more in the inverse El Nino year; The annual average number of the landing typhoon on the continent of China bears the same relationship with El Nino; The anomalies of typhoon actions mainly occur during July-November and their starting are behind the anomaly of SST in the equatorial eastern Pacific.Based on the generation and development co     

厄尼诺时期中国东部地区天气特征

根据1951—1985年500百帕平均环流资料研究表明，在厄尼诺年中，副热带高压环流比非厄尼诺年的环流强且建立早，而且，在西太平洋和东亚地区，当500百帕上正环流差值维持时，将抑制该地区气旋性环流的发展；在厄尼诺年中，在中国东部沿海的渤海、黄海海域上，气旋及气旋性辐合流场出现的频数明显减少；根据西太平洋与南海台风的统计，在厄尼诺年南海台风出现的频数减少，而且在我国东南沿海登陆的台风可减少20%，登陆位置偏南。     

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.     

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。     

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。     

NUMERICAL STUDY ON DOMINATING FACTOR AND KEY AREA OF EL NINO CYCLE FORMATION

A coupled model,which is employed to study the dominating factor and key area of El Ninocycle formation,consists of a dynamical ocean model and a statistical atmospheric model.Thecoupled model with seasonal forcing successfully reproduces the El Nino event cycle which exhibitsquasi-regular oscillations with a preferred period of about 4 years.The results show that the heatcontent(HC)is transported between the eastern and the western tropical Pacific areas.The spatialdistribution of HC anomalies for four phases of the whole cycle clearly shows a possible formationmechanism of El Nino.Experiments further suggest that sea surface temperature in the tropicalPacific and HC in the central tropical Pacific are the most important factors and the central tropicalPacific is the most important area for determining formation of El Nino cycle.     

On the Mechanism of the Locking of the El Nio Event Onset Phase to Boreal Spring

1. Introduction The observed facts show that the ENSO cycle has obvious phase-locking and oscillates irregularly (An and Wang, 2001; Kaplan et al., 1998). Based on Zibiak and Cane's (1987) model (hereafter, the Z-C model) and simple, coupled ocean-atmosph…     

NUMERICAL STUDY ON DOMINATING FACTOR AND KEY AREA OF EL NINO CYCLE FORMATION*

A coupled model,which is employed to study the dominating factor and key area of El Nino cycle formation,consists of a dynamical ocean model and a statistical atmospheric model.The coupled model with seasonal forcing successfully reproduces the El Nino event cycle which exhibits quasi-regular oscillations with a preferred period of about 4 years.The results show that the heat content(HC) is transported between the eastern and the western tropical Pacific areas.The spatial distribution of HC anomalies for four phases of the whole cycle clearly shows a possible formation mechanism of El Nino.Experiments further suggest that sea surface temperature in the tropical Pacific and HC in the central tropical Pacific are the most important factors and the central tropical Pacific is the most important area for determining formation of El Nino cycle.     

On the Mechanism of the Locking of the El Nino Event Onset Phase to Boreal Spring

The mechanism of the locking of the E1 Nino event onset phase to boreal spring （from April to June） in an intermediate coupled ocean-atmosphere model is investigated. The results show that the seasonal variation of the zonal wind anomaly over the equatorial Pacific associated with the seasonal variation of the ITCZ is the mechanism of the locking in the model. From January to March of the E1 Nino year, the western wind anomaly over the western equatorial Pacific can excite the downwelling Kelvin wave that propagates eastward to the eastern and middle Pacific by April to June. From April to December of the year before the E1 Nifio year, the eastern wind anomaly over the equatorial Pacific forces the downwelling Rossby waves that modulate the ENSO cycle. The modulation and the reflection at the western boundary modulate the time of the transition from the cool to the warm phase to September of the year before the E1 Nifio year and cause the strongest downwelling Kelvin wave from the reflected Rossby waves at the western boundary to arrive in the middle and eastern equatorial Pacific by April to June of the E1 Nino year. The superposition of these two kinds of downwelling Kelvin waves causes the El Nino event to tend to occur from April to June.