中国热带气旋与厄尔尼诺事件

根据近50a的实测资料，对中国热带气旋与厄尔尼诺事件的关系进行统计分析。得到如下认识：（1）在厄尔尼诺年，中国热带气旋明显偏少。（2）厄尔尼诺事件的强度越大，中国热带气旋的个数越少。（3）中国热带气旋的强度越大，在厄尔尼诺年出现的机会越少。（4）在厄尔尼诺年，中国热带气旋初次登陆的时间偏晚，终次登陆的时间偏早。（5）厄尔尼诺事件的强度越大，中国热带气旋期的历时越短。     

2015/2016年超强厄尔尼诺期间热带西太平洋海洋环流变化特征

本文利用HYCOM(HybridCoordinateOceanModel)再分析数据对北赤道流(NEC)、棉兰老流(MC)以及黑潮(KC)所构成的NMK环流系统在2015/2016年超强厄尔尼诺事件期间的变化特征及其影响机制进行了研究,并与其他厄尔尼诺期间的变化特征进行了对比。结果表明,在2015/2016年超强厄尔尼诺事件期间, NEC和MC输运均显著增强,最大值分别达到66 Sv (1 Sv=106 m3/s)和49.4 Sv,北赤道流分叉纬度最北可达16°N, KC输运没有明显增强。NMK环流系统的年际变化主要与此次厄尔尼诺事件期间热带西北太平洋15°N以南、160°E以西海域出现的气旋式环流异常有关。该环流异常出现自厄尔尼诺事件的前期阶段,并于爆发阶段达到顶峰,主要是由15°N以南区域出现的强西风异常所引起的。进一步分析表明,此次厄尔尼诺事件期间NEC、MC输运和NBL的平均值均大于1992—2014年间所有厄尔尼诺事件的平均状况,但与1997/1998年超强厄尔尼诺事件期间的平均值相近。     

1997/1998年厄尔尼诺期间西太平洋热带对流区的东移

1997年5月至1998年春季,发生了本世纪以来最强的厄尔尼诺事件.全球许多地区的天气气候出现了显着的异常特征,并诱发了一系列的旱、涝及森林大火等重大灾害,引起了许多国家政府和社会各界的高度关注.厄尔尼诺事件的成因和影响是一个十分复杂的问题,尽管自1950年以来已先后出现过10多次,气象和海洋学家对此也作了大量研究,但迄今对它的认识依然相当有限.对它的成因,近些年来许多研究认为[1,2]:赤道东太平洋的强偏东信风,将洋面表层暖水吹向西太平洋赤道地区堆积形成暖池;由于某种原因,一旦偏东信风张驰(减弱),导致暖池中位能释放,暖水向东回流,赤道东太平洋洋面温度(SST)异常升高,厄尔尼诺发生.     

两类厄尔尼诺事件期间热带大气GILL响应分析

分析了1979-2018年两类厄尔尼诺事件期间月平均热带太平洋海面温度(sea surface temperature,SST)异常、对流降水异常、大气环流异常等特征,发现东部型、中部型厄尔尼诺期间海洋及大气加热场并不是赤道对称,赤道以南热源强度大于赤道以北.大气对热源的响应表现在:1)低层在大气热源西侧出现南、北半球...     

热带太平洋海温异常气候态变率与我国气候异常

用Kaplan等重建的1856－2001年全球海面水 温距平（SSTA）资料，分析了热带太平洋SSTA气候态变率，其主模态以热带西太平洋和赤道南北两侧的热带东太平洋大值同号为主要特征，其时间系数具60a左右的显著周期，它与全球气候跃变和夏季西北太平洋副热带高压及我国汛期降水的长期变化有密切联系。根据热带太平洋气候态变率60a左右的时间尺度，预测未来10a内，我国汛期降水仍以长江流域偏多为主，华北干旱形势难以缓解。     

气候增暖对热带大气季节内振荡能量传播的影响研究

针对近百年来气候增暖这一观测事实,探讨了气候增暖背景下热带大气季节内振荡(ISO)能量传播的长期变化问题。利用56年的NCAR/NCEP再分析资料、中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值拟国家重点实验室发展的耦合气候模式FGOALS1.0_g的60年数值模拟结果,采用时空谱方法对比分析了实测资料、模式的控制试验和CO21%等比增加的模拟结果。实测资料分析得出:气候增暖将导致热带大气ISO东传波能量相对增强,西传波能量相对减弱。数值模拟结果分析证实是CO2持续增加导致了气候增暖,同时它也是热带大气ISO东传波能量增强西传波能量减弱的主要原因。     

1997～98年冬季大气环流变化及中国近海海区天气气候特征

1997－98年发生了近百年最强的厄尔尼诺现象,本文对1997－98年冬季（12－2月）500hPa环流特征、东亚温带气旋活动及天气特征进行了分析．同时也对多年厄尔尼诺过程、非厄尔尼诺过程相对应的大气环流及天气特征做了对比分析．研究表明,厄尔尼诺年北半球500hpa环流30°N以南低纬地区位势高度偏高：中纬度的槽脊分布与多年平均有较大不同,东亚大槽偏弱,同时北美大槽减弱,北太平洋高压也减弱,西风环流指数偏强,西太平洋副热带高压西伸明显,强度偏强．中国东部沿海气旋分布特征为北部偏少,南部明显偏多：降水为东部沿海地区偏多明显;气温为南部海区出现高温的机率较大。     

福建热带气旋年频数异常与大气环流及海温的特征

本文通过对1951－1996年北半球500、100hPa月平均高度场及太平洋月平均海温场的合成分析和相关分析,给出影响福建热带气旋年频数异常的大气环流及海温场特征,并分析可能存在的机理,为TC频数的短期气候预测奠定基础。     

热带西太平洋暖池异常东伸与热带东太平洋增温

本文利用“Climate Diagnostics Bulletin”、“Oceanographic Monthly Summary”、美国夏威夷水位中心提供的资料以及TOGA-COAREIOP资料,分析了1992～1993厄尔尼诺事件中西太平洋暖池、东太平洋SST对异常风场的响应,结果指出:由于西风暴发而引起的西太平洋暖水向东输送,不仅导致西太平详水位降低,而且导致温跃层显着升高,进而引起上层海水热含量显着减少,这种减少在温跃层更为明显.东太平洋与此相反,热含量与温跃层深度出现正距平,正距平中心出现时间比西太平洋的负距平均晚两个月;暖池28℃等温线的异常东伸是海流对低空西风异常直接响应的结果,定量估算表明,纬向流异常所引起的温度平流是暖池28℃等温线异常东伸的主要动力,是热带东太平洋异常增温的主要原因之一.     

热带西太平洋海温异常对大气影响的数值模拟

用IAP-GCM二层楼式,模拟1月份西太平洋暖池区海温增暖对1-8月份大气环流的影响,初步探讨暖池区海温异常对我国夏季降水的影响过程。指出北半球500hPa环流场对暖地区1月份海温增暖的响应存在着PNA和EAP波列,在冬季较为明显。其能量传播特征表示为南北半球的中纬度地区基本上是向东传播,在热带低纬度地区存在着准2个月的低频振荡。     

赤道太平洋次表层海温距平的EEOF分析及与厄尔尼诺的关系

通常气候变量场在时间上存在着显著的自相关及交叉相关,扩展的经验正交函数(ExtendedEOF,以下记作EEOF)分析是在经典的EOF基础上发展而来的,它同时考虑了要素的空间和时间相关性,可以得到变量场的移动性分布结构。本文通过对赤道太平洋次表层海温距平(SOTA)场的EEOF分解,发现第一特征向量是关于ElNino的模态,它反映了ElNino的发生持续消亡的整个过程,对应的时间系数(第一主分量)与Nino3指数有很好的同时相关。第二特征向量是关于西太平洋暖池的模态,它反映了西太平洋暖池从暖位相到冷位相(同时东太平洋从冷位相到暖位相)的过程,第二主分量与滞后6～10个月的Nino3指数有很好的相关性。这两个主分量不但有助于了解赤道太平洋海温异常的过程,而且为厄尔尼诺的预报提供了重要线索。     

赤道太平洋海域上层海洋热含量及其变化机制的诊断分析

基于1992—2015年国际共享的ECCO v4 (Estimating the Circulation and Climate of the Ocean Version 4)同化产品,利用热含量控制方程定量地诊断赤道太平洋(118°E—75°W, 5°S—5°N, 0～300m)和Ni?o 3.4区(170°W—120°W, 5°S—5°N,0～80m)这两块区域热含量变化机制。对于去掉季节平均后的年际变化,在赤道太平洋地区,时间趋势项主要由经向输送和海表热通量项共同驱动。通过5°N断面的输送决定了时间趋势项的幅值和正负符号。在Ni?o3.4区,时间趋势项主要由海表热通量项和热量输送项共同驱动,其中垂向输送对总输送贡献最大。赤道太平洋地区经向热量输送异常领先于Ni?o3.4区垂向热量输送异常,这解释了在年际尺度上赤道太平洋热含量异常领先Ni?o3.4指数变化的原因。尽管EP(Eastern Pattern)型El Ni?o和CP(Central Pattern)型El Ni?o有许多不同之处,合成分析表明,两类El Ni?o的共同点为:在赤道太平洋地区,两类El Ni?o事件的热量输送异常在发展期和衰退期由经向输送主导;在Ni?o 3.4区, EP型El Ni?o和CP型El Ni?o的热量输送在发展期和衰退期由垂向输送主导。     

热带太平洋第二类El Nio事件及其对中国气候的影响

基于热带太平洋次表层海温资料,分析了热带太平洋第二类El Nio事件海温异常的分布特征及其形成机制,讨论了与经典El Nio事件、El Nio Modoki、WP(西太平洋暖池)及CT(冷舌)El Nio事件之间的关系,揭示了第二类El Nio事件对中国降水的影响,得到以下结论。(1)第二类El Nio事件表征为热带太平洋次表层海温异常第三模态,占总方差贡献的4.7%。在海洋表面层,第二类El Nio事件暖期赤道东太平洋为沿赤道西伸的冷舌,热带中西太平洋为环绕冷舌的马蹄型大范围暖区。该型具11a和30~40a年代际振荡及3~4a年际变率,峰值多出现在春季。第二类El Nio事件是热带太平洋异常海面风应力场和赤道两侧的风应力旋度共同作用的结果,在赤道东印度洋-中西太平洋与赤道东太平洋-南美洲上空出现以反号垂直运动为特征的异常Walker环流。(2)El Nio Modoki与第二类El Nio事件有密切关系,它实质上是第二类El Nio事件次表层海温与近海面大气相互作用的结果,捕捉了第二类El Nio事件的主要信息。(3)第二类El Nio事件对中国春季及夏初降水有一定影响。在事件暖期,东海地区存在一个显著的异常反气旋性环流,其南侧的中国南方地区盛行异常东北气流,水汽来源减少,导致该地区少雨,其西侧的异常偏南气流北上直达华北地区,异常多水汽向北输送,并与北方的偏北流场相遇,导致该地区降水偏多。在第二类El Nio事件冷期相反。本文结果还指出,WP与CT El Nio事件是由经典El Nio事件第一模态与El Nio Modoki事件组合而成,它们不是独立的El Nio类型。此外,还讨论了夏半年El Nio事件对大气环流影响的物理过程。     

一个重构的153年热带太平洋次表层上卷海温资料

次表层上卷海温对改进ENSO(厄尔尼诺-南方涛动,El Ni o-Southern Oscillation)模拟水平及ENSO年代际变化均具有重要作用。利用一个中等复杂程度耦合模式(intermediate coupled model,简称ICM)和Nudging(张弛逼近)同化方法,重构了1856—2008年间热带太平洋地区的次表层上卷海温。统计检验表明,重构的次表层上卷海温与近50年的3种分析资料间具有较高的相关性和较小的均方根误差。此外,通过此重构的次表层上卷海温资料重新驱动ICM模式,模拟得到的海表温度距平(sea surface temperature anomaly,简称SSTA)可以真实地反映出ENSO的年际和年代际变化,表明此重构的次表层上卷海温资料可用于气候研究,特别是用于ENSO的大尺度低频变化或年代际气候变化研究。     

赤道太平洋西风爆发事件的时空特征

赤道太平洋西风爆发事件(简称“西风事件”)对厄尔尼诺有重要的触发作用。基于ERA-Interim和NCEP2(NCEP-DOE Reanalysis 2)风场资料以及OI(NOAA OI SST V2 High Resolution Dataset)海表面温度资料,本文对西风事件的时空特征进行了研究诊断,并初步分析了ENSO(ElNi?o-Southern Oscillation)对西风事件的影响。结果显示,西风事件发展初期主要集中在中西部太平洋,季节性变化表现为冬春季较强,夏秋季较弱。西风事件频次和强度都有一定的年际变化特征,其中中太平洋西风事件的强度与ENSO信号的关系更紧密。当Ni?o3.4指数大于1℃时,西风事件的频次和强度与ENSO信号相关性好;当Ni?o3.4指数小于1℃时,西风事件频次的随机性增加,但其强度仍受到赤道中东太平洋海温异常信号的制约。     

Variation in the Cadmium Concentration Related to Phosphate in the Surface Layer of the Equatorial Pacific

Variation in the cadmium (Cd) concentration related to phosphate (PO₄) in the surface layer (0–150 m) of the equatorial Pacific (175°E, 170°W, and 160°W) was investigated in January of 2001 and 2002. A plot of Cd against PO₄ from 0 to 150 m showed good linearity, and plotted points shifted in the direction of the origin along the regression line from 2001 to 2002. The variation of the Cd concentration in the surface layer was attributed to biological uptake-regeneration, the variation of subsurface water concentration, and the upwelling effect at each station in connection with the El Nino phenomenon.     

北太平洋局地海洋-大气相互作用的主模态

本文分析美国国家大气研究中心(NCAR)的CCM3-ML耦合模式100 a积分模拟结果,依据对该模式结果中SSTA与海面风异常的最大协方差分析,证实的确存在北太平洋局地大气影响海洋和海洋"反馈"大气的主模态;指出通过局地海洋-大气的相互作用,冬季马蹄型海温异常可以持续到夏季,冬季大气对马蹄形暖海温异常可能的响应为高压异常,春夏季对马蹄形暖海温异常可能的响应为低压异常。     

信风张弛对赤道东、西太平洋斜压扰动的影响研究

利用一个斜压两层海洋模式解析地研究了赤道东、西太平洋对信风张弛的响应特征.研究表明:当赤道上空偏东信风张弛或转为西风时,由于打破了海洋原来的平衡关系,结果在赤道东、西太平洋的温跃层附近产生了扰动并开始传播.西太平洋温跃层附近的扰动向东传播的速度远大于东太平洋扰动向西传播的速度,而且与东太平洋温跃层扰动向西传播的狭窄范围和小振幅相比,西太平洋温跃层扰动向东传播的范围和强度均很大.这与最近几次强厄尔尼诺增暖事件暖水从赤道西太平洋向赤道中、东太平洋的迅速传播特征是一致的.     

一个区域海洋——海冰——大气耦合模式中的北极气候偏差：年结果检验

The Coupling of three model components, WRF/PCE （polar climate extension version of weather research and forecasting model （WRF））, ROMS （regional ocean modeling system）, and CICE （community ice code）, has been implemented, and the regional atmosphere-ocean-sea ice coupled model named WRF/PCE- ROMS-CICE has been validated against ERA-interim reanalysis data sets for 1989. To better understand the reasons that generate model biases, the WRF/PCE-ROMS-CICE results were compared with those of its components, the WRF/PCE and the ROMS-CICE. There are cold biases in surface air temperature （SAT） over the Arctic Ocean, which contribute to the sea ice concentration （SIC） and sea surface temperature （SST） biases in the results of the WRF/PCE-ROMS-CICE. The cold SAT biases also appear in results of the atmo- spheric component with a mild temperature in winter and similar temperature in summer. Compared to results from the WRF/PCE, due to influences of different distributions of the SIC and the SST and inclusion of interactions of air-sea-sea ice in the WRF/PCE-ROMS-CICE, the simulated SAT has new features. These influences also lead to apparent differences at higher levels of the atmosphere, which can be thought as responses to biases in the SST and sea ice extent. There are similar atmospheric responses in feature of distribution to sea ice biases at 700 and 500 hPa, and the strength of responses weakens when the pressure decreases in January. The atmospheric responses in July reach up to 200 hPa. There are surplus sea ice ex- tents in the Greenland Sea, the Barents Sea, the Davis Strait and the Chukchi Sea in winter and in the Beau- fort Sea, the Chukchi Sea, the East Siberian Sea and the Laptev Sea in summer in the ROMS-CICE. These differences in the SIC distribution can all be explained by those in the SST distributions. These features in the simulated SST and SIC from ROMS-CICE also appear in the WRF/PCE-ROMS-CICE. It is shown that the performance of the WRF/PCE-ROMS-CICE is determined to a l     

热带太平洋10月份海气联合复EOF分析

利用复EOF分析,将热带太平洋10月份的大气环流风场和大洋上层环流场作为一个整体,对其作了动力统计诊断,用以考察热带太平洋10月份大气大洋耦合环流的年际和年代际变化,并揭示其与厄尔尼诺和南方涛动(ENSO)的关系。结果表明:在同一模态中,海洋模态表现出很强的赤道陷度特征,而大气风场则无此现象;第一模态与ENSO循环有密切关系,揭示了Walker环流异常;第一模态的垂直运动风场反映了热带太平洋赤道辐合带和南太平洋辐合带上垂直运动的异常;第二模态偏差风场的经向分量大于第一模态,反映了Hadley环流的异常;第二模态与ENSO循环有联系,但关系不如第一模态那样密切。