ENSO与中国东部地区8月降水年际关系的年代际变化特征及其机理探析

本文首先对ENSO与中国东部地区夏季逐月(6～8月)降水的年际关系进行了分析,结果表明NINO3区夏季海温与东部地区8月降水在整个年代尺度上改变显著,1974年以前的年际相关关系比1974年后显著,且1974年前后发生了年际相关型的改变.其次,1974年以前和1974年以后环流形势发生了明显变化.     

ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用热带太平洋海表温度和中国降水和气温站点观测资料,通过滑动相关分析,揭示了ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化事实。结果表明:ENSO与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的方面,又存在年代际变化特征。稳定的关系表现在:处于发展阶段的ENSO事件往往造成华北夏季降水偏少;处于衰减阶段的ENSO事件则易引起长江流域及江南地区夏季降水偏多。而二者关系的年代际变化表现在:1970年代中后期,处于发展阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华南地区由偏少变为偏多,东北地区则由偏多变为偏少,而江淮地区偏多的现象不再明显,华北和东北夏季气温异常也由偏冷转变为偏暖,而华南则有偏冷趋势;处于衰减阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华北地区由偏多变为偏少,江淮地区降水由偏少变为正常甚至偏多,华北夏季气温异常则由偏冷变为偏暖,长江流域和华南也有偏暖趋势。利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析表明,在不同的年代际背景下ENSO引起的东亚中高纬度大气环流异常型发生了明显改变是ENSO和降水气温关系发生年代际变化的原因。     

ENSO与中国东部地区夏季降水相关性年代际变化特征

利用国家气候中心提供的中国160站1951～2000年逐月降水资料,Hadley中心提供的1951～2000年逐月全球海表层温度资料,采用线性相关分析和滑动相关分析方法,探讨了ENSO与中国东部地区夏季降水的年际关系及二者年际关系的年代际变化特征。结果表明,夏季Nino3区海温与中国东部夏季降水年际关系同期相关显著,且二者的年际关系存在明显的年代际变化,年际相关型分3个阶段：,第1阶段(1972年前)为“东西型”,第2阶段(1973～1983年)为“南北型”,第3阶段(1984年后)也为“南北型”。     

ENSO与我国东部夏季雨型异常关系的年代际变化

利用1951—2002年NCEP/NCAR再分析资料、CPC(气候预测中心)Nino3区海表温度序列和NOAA的ERSST资料,研究了ENSO与我国东部夏季雨型的相互关系及其年代际变化.结果表明:我国东部夏季雨型对ENSO事件的响应在1978年有一个明显的突变,在突变前,降水雨型与赤道东太平洋的海温为弱的负相关,而在突变后转为显著的正相关;滑动相关结果显示,近20a是整个研究时段中二者相关性最强的时期;东亚夏季风和ENSO的相互关系在1978年也经历了一次明显的年代际变化,由弱的正相关转为显著的负相关.这可能是引起ENSO和夏季雨型异常关系年代际变化的原因.     

ENSO与中国东部地区8月降水年际关系的年代际变化特征及其机理探析

本文首先对ENSO与中国东部地区夏季逐月(6~8月)降水的年际关系进行了分析,结果表明NINO3区夏季海温与东部地区8月降水在整个年代尺度上改变显著,1974年以前的年际相关关系比1974年后显著,且1974年前后发生了年际相关型的改变。其次,1974年以前和1974年以后环流形势发生了明显变化。     

热带和热带外太平洋海气相互作用特征的比较

比较分析了热带和热带外太平洋海气系统年际和年代际变化特征。在海气系统异常的方差构成中，北太平洋区域以年代际异常为主，热带太平洋区域年际和年代际异常相当；表（浅）层海洋与大气的年代际变化特征对同一季节、区域是一致的，且20世纪70年代后期到80年代初均发生由低模态向高模态的转变；北太平洋区域的7月与此不同，这与该季节近表层海温层结稳定有关；年际尺度的海、气异常与ENSO有关，且以热带太平洋区域1月最典型，7月次之，北太平洋区域1月再次之，7月无明显关系。     

ENSO空间形态变异对ENSO-IOD关系年代际减弱的可能作用

基于1979—2017年哈得来中心的逐月海表温度资料（HadISST）和美国环境预报中心/美国大气研究中心（NCEP/NCAR）提供的大气环流再分析数据,研究了北半球秋季厄尔尼诺和南方涛动（ENSO）与印度洋偶极子（IOD）关系的年代际变化特征及其可能原因。结果显示,ENSO-IOD关系存在显著的年代际变化:21世纪初期前,二者呈显著正相关,厄尔尼诺（拉尼娜）年秋季常对应显著的印度洋偶极子正（负）异常;21世纪初期以后,ENSO-IOD关系显著减弱,统计上不显著。进一步研究表明,ENSO空间型态的变异对于该关系的年代际减弱起重要作用。在第二时段（2004—2017年）,中部型厄尔尼诺事件和东部型拉尼娜事件频发,中部型厄尔尼诺事件与印度洋偶极子强度的关系与其纬向位置密切相关,与其强度的线性关系较弱;而东部型拉尼娜事件,由于海温距平位置偏东（位于赤道东太平洋冷舌区）,在偏低的气候态海温作用下,其引起的大气局地响应很弱,对印度洋的遥强迫作用较弱,因而对印度洋偶极子强度的影响也较弱。在二者的共同作用下,ENSO-IOD的关系发生了年代际减弱。      

热带太平洋年代际平均气候态变化与ENSO循环

文中用观测的热带太平洋海表温度资料、风应力资料和OLR资料，通过多时间尺度分析，将与ENSO有关的变化分为3个主要的分量，一是2～7a的ENSO循环尺度，二是8～20a的年代际尺度，三是20a以上的平均气候态变化。讨论了热带太平洋这种平均气候态变化的主要特征以及与ENSO循环的关系，并用耦合模式的数值试验来研究平均气候态的变化对ENSO循环的影响。结果表明热带太平洋的平均气候态在20世纪70年代后期发生了一次由冷态向暖态的变化，主要增暖区是沿赤道以及热带东太平洋的，海表温度变化最大中心可以达到0.6℃。伴随着海表温度的变化，赤道西太平洋的西风距平加强，赤道东太平洋的东风距平也加强，在赤道中太平洋形成了一个加强的辐合中心。年代际平均气候冷暖态的变化对ENSO最直接的线性影响是使ElNio位相增加，而形成ENSO冷位相和暖位相的不对称。另一方面较暖的平均气候态可能引起海洋和大气之间的耦合加强，导致ENSO循环振荡有所加强。     

热带海表温度和低层风场的年际变率及与ENSO循环的相关特征研

采用NCEP/NCAR的1979～1998年逐月平均的海表温度及1000hPa风场资料,进行滤波和均方差计算,得到了热带太平洋、印度洋、大西洋海表温度(SST)和风场的年际变化特征.用旋转主分量(RPC)方法和投影法对热带三大洋海表温度距平(SSTA)进行分析,得到了各大洋SSTA演变的主要时空特征和相应的距平风场特征;并用相关分析研究热带三大洋与ENSO相关的特征,得到三大洋间的同期相关关系为印度洋SSTA与赤道东太平洋SSTA成正相关,而赤道东大西洋SSTA与赤道东太平洋SSTA成弱的负相关;赤道印度洋在落后于赤道东太平洋3个月左右时正相关达到最大,赤道大西洋在超前于赤道东太平洋6个月左右时负相关达到最大;热带印度洋和大西洋与ENSO相关的分量对各自大洋海表温度年际变化的方差贡献数值相近,最大在40%以上,平均解释方差分别为14%和12%.     

卑尔根气候模式中大西洋热盐环流年代际与年际变率的气候影响

利用一个全球海气耦合模式--卑尔根气候模式的积分结果,揭示了与大西洋热盐环流(THC)年代际和年际振荡相对应的气候异常型.年代际振荡发生在全海盆尺度,伴有亚速尔高压的增强、冰岛低压的加深;年际振荡发生在局地尺度,伴有亚速尔高压的减弱.这两种海平面气压异常型都反映了北大西洋涛动(NAO)活动中心的强度变化,两种变率型对应的拉布拉多海对流活动都加剧.但伴随局地尺度的THC调整,伊尔明格海的对流活动减弱.蒸发异常对拉布拉多海表层盐度异常的影响较为显著.分析表明,局地尺度的THC振荡主要是对大气强迫的被动响应,而海盆尺度THC振荡的实质是反映整个输送带的强度变化,其气候意义要大于THC的局地振荡.     

葛州坝,唐乃亥径流量的时变特征分析

本文利用葛州坝、唐乃亥的月平均径流量资料分析了长江、黄河的径流量时变特征。结果表明：葛州坝和唐乃亥的径流量存在明显的丰、枯交替的周期性变化，但葛州坝，唐乃亥的周期性变化有所不同。唐乃亥径流量存在７．４年和１８．５年的显著周期，而葛州坝径流量存在１５．１４年和７．０７年的显著周期；唐乃亥径流量的持续（距平符号不变）时间较葛州坝流量的持续时间长，而葛州坝径流量月变率比唐乃亥的月变率小；葛州坝的多年月平     

全球月平均高度距平场正斜压性的分析(I)--相关系数分布

利用欧洲中心全球客观分析的7层月平均位势高度距平资料,分别计算了相同格点上12-2月和6-8月各层高度距平之间的同时相关分布。结果表明:全球月平均位势高度距平场的正压、斜压性随地理区域变化很大,并有较明显的季节变化。其中12-2月对流层下部大气环流距平场在海洋上空有较好的相当正压性,在大陆上空正压性较差;对流层上部大气环流异常的正、斜压性分布与下部不同,赤道附近地区是相关系数的高值区,副热带地区主要是低值区;在对流层下部与上部大气环流距平场的相关系数分布图上,海洋上空并不总是高值区,在热带东太平洋区域就出现最强的负相关中心。与6-8月的相关系数分布型比较发现:特别明显的季节变化在非洲大陆和热带印度洋区域,12-2月为强正压区,6-8月为强斜压区。     

全球月平均高度距平场正斜压性的分析(I)——相关系数分布

利用欧洲中心全球客观分析的7层月平均位势高度距平资料,分别计算了相同格点上12—2月和6—8月各层高度距平之间的同时相关分布。结果表明:全球月平均位势高度距平场的正压、斜压性随地理区域变化很大,并有较明显的季节变化。其中12—2月对流层下部大气环流距平场在海洋上空有较好的相当正压性,在大陆上空正压性较差;对流层上部大气环流异常的正、斜压性分布与下部不同,赤道附近地区是相关系数的高值区,副热带地区主要是低值区;在对流层下部与上部大气环流距平场的相关系数分布图上,海洋上空并不总是高值区,在热带东太平洋区域就出现最强的负相关中心。与6—8月的相关系数分布型比较发现:特别明显的季节变化在非洲大陆和热带印度洋区域,12—2月为强正压区,6—8月为强斜压区。     

CHARACTERISTICS OF THE NORTHERN HEMISPHERE 500hPa DIABATIC HEAT FLOW FIELD IN YEARS OF EL NINO AND ANTI-EL NINO

In this paper,by using spectral method,the monthly-and seasonal-scale atmospheric diabatic heat flow(ADHF)departure fields are diagnosed in the period of 1964—1985 with 6 El Nino years and 6 anti-El Nino years over theNorthern hemisphere(NH).The results show that El Nino phenomena have pronounced influence on the ADHF depar-ture fields.The response of atmosphere exhibits a preferred arrangement of organizing positive and negative departurecenters at low,middle and high latitudes.In anti-El Nino years,the response has the same forms as in El Nino years,but departure centers are opposite in phase.Furthermore,ADHF departure shows low-frequency oscillation in El Ninoyears and anti-El Nino years.The center of difference in departure between El Nino and anti-El Nino years displays abi-monthly oscillation.Finally,through air-sea correlation analysis,it is pointed out that the SST anomaly is the most important cause forADHF anomaly.     

北半球50hPa环流异常与厄尔尼诺/反厄尔尼诺事件

本文对近三十年来的厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与北半球50hPa高度距平场的变化进行了分析。结果表明,厄尔尼诺发生的前冬(前一年11月至当年1月,下同),500hPa高度场的距平分布为:在极地附近地区是负距平;中纬地区除北美洲上空是弱负距平外,其余地区是正距平;30°N以南的低纬地区为负距平。反厄尔尼诺出现的前冬,500hPa高度场的距平分布为附近地区是正距平;中纬地区北美洲上空是弱正距平,其余地区为负距平;30°N以南的低纬地区为正距平。此外,厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件发生的前冬,50hPa高度距平场的变化比50hPa其它各月高度距平场的变化以及500hPa高度距平场的变化都大。且前冬50hPa高度距平场的变化对厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件的发生具有明显的指示意义。      

全球海温异常作用下的低层大气环流和降水异常的数值模拟

通过在ＩＡＰＡＧＣＭ中加进太平洋和印度洋海温异常的数值模拟，证实了实况月平均８５０ｈＰａ上的异常环流特征：ＥｌＮｉｎｏ海温位相时低纬太平洋低层大气出现异常的西风气流以及在东南亚沿海出现向赤道的异常气流；而在ＬａＮｉｎａ位相时，低纬太平洋低层大气出现异常的东风气流和在东南亚沿海出现离赤道的异常气流。若在模式中仅引入太平洋的海温异常或在模式中去掉地形以后，模拟的低纬低层异常气流与上述结果有所不同。用该模式还模拟出了与观测相符的低纬地区降水的异常     

宁夏气温变化趋势及环流差异特征分析

利用宁夏20个气象站1961-2004年基本气象资料,结合同期NCEP/NCAR全球月平均再分析资料,对近44 a气温变化趋势及气温偏暖和偏冷时段的环流背景场特征,以及气温典型偏高和偏低年的环流差异特征进行合成对比诊断分析.结果表明:1961年以来,宁夏气温总体呈上升态势,60年代,气温为偏冷时段,90年代以后处于气温显著上升的偏暖时段;在偏冷时段,极涡位于贝加尔湖北部,河套地区受贝加尔湖东部低压底部平直气流控制;在偏暖时段,东亚大槽相对偏东,河套地区受较强的西北气流控制.气温偏高年,乌拉尔山冷低压强度偏弱,亚洲北部的冷空气主体偏北,河套地区主要受偏东气流控制,宁夏处于温度正距平区;气温偏低年,极地到贝加尔湖附近冷空气东移南下,河套地区西风明显加强,宁夏位于强的温度负距平中心的底部.气温偏高和偏低年的环流分布特征与偏暖和偏冷时段的环流背景场基本一致.     

APPLICATION OF PROBABILITY WAVE IN LONG-RANGE SEASONAL PREDICTION

It is discussed that the anomaly in long-range weather is due to the stable sustained circulation.Waveson monthly or seasonal departure maps can essentially be regarded as probability waves which reflectthe anomaly distribution of heat sources and sinks on the earth's surface.The persistent stable circulationcreats these distributions which serve as persistent disturbance sources and in turn feedback the generalcirculation with persistent stability in later period.The departure probability waves on a six-month (September—February)chart reflect the anomalous dis-tribution of heat sources and sinks on the underlying surface.The waves north of 30°N move slowly andeastward on the Eurasian Continent against the temperature gradient,while they are stationary south of 30°N.A statistical model is developed to predict the spring—summer temperature and precipitation of next yearby using the six-month departure probability wave of last year.During 1982--1985 it was tested in severalprovinces of northern China with encousaging results.     

亚洲东部冬季地面温度变化与平流层弱极涡的关系

利用NCEP资料计算NAM指数和标准化温度距平,对17次平流层弱极涡事件时亚洲东部温度变化进行了研究。结果表明:平流层环流异常比对流层温度变化超前约15天,地面温度变化的最大距平出现在平流层弱极涡后期,大约以40°N为界,北部比正常年份偏冷而南部偏暖。文中通过位势涡度的分布和变化以及500 hPa东亚大槽的变化讨论了其影响过程和机理,在弱极涡初期和中期,自平流层向下,高位涡冷空气主要局限于60°N以北。从弱极涡的后期开始,在45°N以北地区,高位涡冷空气向南扩张,在对流层中上层,极地附近的高位涡冷空气扩张到45°N附近。同时,500 hPa东亚大槽虽有加强,但低压区向东延伸,而贝加尔湖附近的高压脊显著减弱,致使槽后的偏北气流减弱,槽后冷空气主要影响中国华北、东北及其以北地区,造成这些地区偏冷。而40°N以南地区,从弱极涡的后期开始有南方低位涡偏暖空气向北运动,同时冷空气活动减少,地面显著偏暖。     

中国东北南部地区冬季气温异常的海气背景分析

利用1951—2005年中国沈阳、通化、营口、丹东气温和北半球500 hPa高度及北太平洋海温资料,分析了中国东北南部地区冬季气温的异常变化及其海气背景。结果表明:中国东北南部地区冬季气温具有明显的年代际变化特征;冬季异常冷暖年份,其同期与前期500 hPa高度和海温距平场分布具有明显不同;前期春季(3—5月)贝加尔湖高压和西太平洋副热带高压的强弱变化,西风漂流区海温、赤道东太平洋关键区海温及2个海区海温距平差,对中国东北南部地区冬季气温的异常变化均具有较好的预测指示意义。前期夏季(7—9月)赤道东太平洋关键区海温对中国东北南部地区冬季气温异常变化具有指示性。