副热带东北太平洋海表温度异常的传递及与ENSO的联系

厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)现象是地球气候系统中最主要的年际变化信号之一,对其形成机制和预报的研究具有重要的理论和现实意义。本文基于ERSST v4海表面温度资料与NCEP/NCAR Reanalysis大气再分析资料,通过回归分析与合成分析等方法,研究了副热带东北太平洋海区海表面温度(sea surface temperature, SST)异常信号的传递机制及其与ENSO现象的联系。诊断结果表明,副热带东北太平洋SST异常与ENSO指数有很好的正相关关系。副热带东北太平洋SST异常的暖信号超前于ENSO指数约半年时间,通过风-蒸发-海温的反馈机制,沿东北-西南方向向赤道中太平洋缓慢传递。更进一步的数值实验显示,副热带东北太平洋的正SST异常信号的确可以影响大气环流场,使其西南方向的海面风速减弱,蒸发潜热通量减少,从而使信号向西南方向传递。     

热带太平洋波浪输运与海表面温度异常关系研究

Large-scale water transport is one of the key factors that affect sea surface temperature anomaly(SSTA) in the eastern equatorial Pacific(EEP).The relationship between the wave transport in the tropical Pacific and the SSTA in the EEP is examined by different methods,including band-pass filtering,period analysis,correlation analysis,significant analysis,and empirical orthogonal function(EOF) analysis.We have found that the eastward shift of the wave transport anomaly in the tropical Pacific,with a period of 2 a and enhancing the transport of warm waters from the western Pacific warm pool,precedes the increase of sea surface temperature(SST) in the EEP.The wave transport and the SSTA in the EEP have a maximum correlation of 0.65 with a time-lag of 6 months(transport variation precedes the temperature).The major periods(3.7 a and 2.45 a) of the wave transport variability,as revealed by the EOF analysis,appear to be consistent with the SSTA oscillation cycle in the EEP.Based on the first occurrence of a significant SSTA in the Ni?o 3 region(5°S–5°N,90°–150°W),two types of warm events are defined.The wave transport anomalies in two types present predominantly the west anomaly in the tropical Pacific,it is that the wave transport continues transport warm water from west to east before the onset of the warm event.The impact of wave-induced water transport on the SSTA in the EEP is confirmed by the heat flux of the wave transport.The wave transport exerts significant effect on the SSTA variability in the EEP and thus is not neglectable in the further studies.     

南海黄岩岛珊瑚记录的1780-2013年的表层海温年代际变化特征

基于南海中部黄岩岛滨珊瑚生长率与表层海温距平（SSTA）的正相关关系，重建了1780-2013年（共234年）黄岩岛海域SSTA年际变化序列。结果表明，1780-1890年SSTA总体偏低，平均为-0.2℃，最低SSTA为-1℃（1837年），对应于小冰期晚期；1890年以来SSTA总体呈阶段性上升，其中1971-1998年升温最快，1998年达到峰值（2℃），之后SSTA略呈下降趋势，冷暖变化与北半球陆地温度变化基本是同步的。频谱分析显示，黄岩岛海域SSTA在过去234年主要呈现出26~34 a的冷暖周期波动，其相位转变基本与太平洋年代际振荡冷-暖位相同步。近234年来南海中部黄岩岛海域SSTA的年代际变率并不是持续不变的，1890年以来该海域SST年代际变率出现明显增强，可能与全球变暖导致的海洋内部变率的变化有关。考虑到热带西南太平洋SST年代际变率同样在1890年也发生了一次转变，我们认为这些证据可能指示了整个热带太平洋内部变率在1890年以后发生了一次转变。     

热带海洋SST与北半球大气环流的低频振荡特征

采用复经验正交函数展开（ＣＥＯＦ）等方法研究了热带海洋海表温度异常（ＳＳＴＡ）和北半球５００ｈＰａ高度场异常（Ｈ５００）的甚低频（ＬＦ）和准两年（ＱＢ）两种低频振荡空间振幅和位相变化,发现ＳＳＴＡ变化信号在热带西太平洋最先出现,其后是热带中东太平洋,最后是热带中东太平洋,最后是热带印度洋和南海。副热带中西太平洋Ｈ５００滞后于中东太平洋ＳＳＴＡ １￣２月,Ｈ５００的ＬＦ分量从副热带中西太平洋经西北太     

南海海表面温度年代际异常变化特征及其与PDO的联系

利用奇异谱分析和小波分析的方法,分析了南海海表面温度异常(SSTA)在年代际尺度上的变化特征及其与太平洋年代际涛动(PDO)之间的关系.发现南海 SSTA 年代际振荡与年循环之间存在一定程度上的锁相:在冬、春季较强,而夏、秋季则较弱.此外,在过去的140多年,南海 SSTA 年代际振荡显著衰弱.通过与 PDO 指数进行相关分析发现,在年代际尺度上 PDO 与南海 SSTA 具有一定的相关性.一方面这种相关性只在20世纪前50年比较显著,这在一定程度上解释了为何南海 SSTA 的年代际振荡表现出衰减的趋势;另一方面,当 PDO 位相超前南海 SSTA 位相3到6个月时,两者表现出较强的相关性.进一步分析表明,PDO 可能通过调控赤道东太平洋 SST,从而影响南海 SSTA 的年代际变化.     

两类La Nia季节演变过程的海气耦合特征对比

利用1951—2010年逐月的HadISST海表温度资料、SODA次表层海温资料和NCEP/NCAR再分析资料等,对比分析了东太平洋(EP型)La Nia和中太平洋(CP型)La Nia的海气耦合特征在季节演变过程中的差异。EP La Nia海表温度异常中心在发展年夏季出现于南美沿岸,随后向西移动,盛期最大海表温度异常中心位于赤道东太平洋,而CP La Nia海温异常中心少动,基本维持在160°W附近,其强度更强,持续时间更长。受海温分布形态影响,热带大气对两类La Nia的响应非常不同,成熟期间CP型在中太平洋偏旱的强度和范围比EP型大,且略偏西。发展年夏、秋季,北半球位势高度响应较弱;冬季,负PNA位相易伴随两类La Nia出现,但异常活动中心的位置和强度不同,在北大西洋其大气响应几乎相反,这些差异会引起显著不同的区域气候异常。     

ENSO期热带太平洋和印度洋海温异常对亚洲夏季风变异影响的数值研究

本文采用ＡＧＣＭ研究了ＥＮＳＯ期间热带太在和印度洋ＳＳＴＡ对亚洲夏季风变异影响的特点和相对重要性。     

Experiments in numerical modelling of the Pacific sea surface temperature anomalies

By using the atmosphere-ocean coupled model (CGCM) which is composed of a 2-level global atmospheric general circulation model and a 4-layer Pacific oceanic general circulation model developed in the Institute of Atmospheric Physics of Chinese Academy of Sciences, and two model climatological fields got from the two independent models' numerical integrations respectively, the Pacific sea surface temperature anomalies (SSTA) from 1988 to 1989 are simulated in this paper with observed atmospheric general circulation data and sea surface temperature fields as initial conditions and monthly coupling scheme. In order to remove systematic biases of the model climatological fields, interaction variables between atmosphere and ocean are also corrected simultaneously. The experiments show that the simulation results can be improved effectively if these interaction variables are corrected in spite of the fact that there always exist systematic biases in independent numerical simulations of atmospheric part and oc     

赤道东太平洋和印度洋-南海暖池海温场的协同作用对西太平洋副热带高压的影响

本文应用Hadley Center提供的全球最新海表温度资料,分析探讨了赤道太平洋和印度洋-南海(简称印-南)暖池区域海表面温度异常(SSTA)与西太平洋副热带高压(简称副高)变化的关系,结果表明,赤道东太平洋SSTA和印-南暖池区域SSTA对副高的影响存在明显的时空分布差异,它们二者对副高变化存在协同作用的影响。前者对副高的影响始于超前一年的春季,持续到当年的春季。后者则始于前冬,持续到当年的夏季。赤道东太平洋SSTA对副高的影响主要通过对经向环流影响所致,印-南暖池区域SSTA对副高影响的主要途径是通过经向环流和水汽输送,前者主要体现在对对流层中低层经向Hadley环流的影响,而后者主要体现在对对流层低层经向季风环流及其伴随的水汽输送的影响,它们二者对副高的影响机理存在不同。作者提出了赤道东太平洋和印-南暖池区域SSTA对副高存在协同影响作用,并通过最优子集回归分析,建立了副高异常变化的预测模型,对2015年5-8月副高强度进行了预测,其结果是5-8月的副高强度较常年偏强,扣除超强台风的影响,预测结果正确,由此可以认为,本文建立的预测模型是可靠的。这一工作的特点是强调了赤道东太平洋和印-南暖池的协同作用对副高持续性的影响,为副高异常变化及其降水的预测提供更为可靠的依据。     

ENSO对长江口日本鳗鲡苗捕捞量的影响

ENSO是一种对世界渔业有重要影响的气候事件，对长江口日本鳗鲡苗的捕捞量也有一定影响．本文通过对1974～2003年的Nineo 3．4区的表层海水温度（SST）和长江口日本鳗鲡苗的捕捞量进行相关分析，以揭示彼此的相关性．1974～1982、1983～1993年崇明的鳗苗捕捞量和ENSO指标值基本成相反关系．1992—2003年长江口鳗苗总捕捞量和ENSO指标值也基本呈相反关系．此期厄尔尼诺发生时，鳗苗总捕捞量明显降低，而拉尼娜发生时则明显增加．进一步建立Nineo3．4区的水温距平值和当年鳗苗捕捞量增量关系，发现随着水温距平值增大，1974—1993年鳗苗捕捞量增量呈现增加趋势，但相关性并不显著．将其中3个强厄尔尼诺年的数据去除，则呈显著相关．相反，1993～2003年间，随着太平洋Nineo3．4区水温距平值增大，上海鳗苗捕捞量呈减少趋势，但相关性不显著，分别去除个别年份后则呈显著下降趋势．这主要是因为前一阶段是以拉尼娜事件为主体，水温距平值一定程度的增大，鳗苗捕捞量呈现增长趋势；而后一阶段主要以强厄尔尼诺事件为主．再采用当年鳗苗捕捞量增量和去年太平洋Nineo3．4区全年水温距平值建立相关，得出长江口鳗苗增量随去年水温距平值增加呈现显著上升趋势．其原因主要是由于ENSO影响长江口水温分布，而鳗苗补充需要一个最适温度范围．这进一步验证了非厄尔尼诺年后发生厄尔尼诺次年属鳗苗增产年度的理论．这些结果表明可将Nineo3．4区海表温度作为长江口日本鳗鲡苗捕捞量预测指标．     

Relating a recruitment shift of Patagonian grenadier (Macruronus magellanicus Lönnberg) to large-scale environmental changes off Southern Chile

The SE Pacific stock of Patagonian grenadier (Macruronus magellanicus) showed evidence of an abrupt reduction in recruitment after 2000. This drop exceeded expectations from changes in the spawning stock biomass (SSB), indicating a change in the stock-recruitment relationship (S-R). We evaluated whether variability in recruitment could be explained by concurrent changes in three environmental indices: sea-surface temperature anomaly (SSTA); southern oscillation index (SOI); and latitudinal position of the west wind drift bifurcation (WWDL). Continuous and discrete effects of these indices were tested as covariates in linear log-log and non-linear Ricker's S-R models. Discrete effects represented regime shifts detected in SSTA (1998), SOI (1998) and WWDL (1995). While SSTA was the only continuous variable found to be significant, the discrete 1998 regime shift supported the most informative model. The best Ricker's model considered a discrete intercept change in the same year: 1998. Although a spurious correlation between SSTA and S-R changes is possible, SSTA may be reflecting major physical or biological changes relevant to M. magellanicus juveniles in the SE Pacific.     

The circularly propagating pattern of the low-frequencyfluctuations of monthly MSL in the tropical PacificOcean and its correlation with El Nino

The long-term time series analysis of the SST (sea surface temperature) in the Eastern Equatorial Pacific Ocean and the monthly MSL (mean sea level) in the tropical Pacific Ocean is conducted. Their quasiperiodic and low-frequency oscillation features are revealed. The significant periods of low-frequency fluctuations for monthly MSL in the area of 20°N-20° S are between 43. 5 months and 50. 0 months, approximating closely to 47. 6 months which is the significant period of SST in the Eastern Equatorial Pacific Ocean. From the results of space-spectral analysis, the low-frequency fluctations of monthly MSL in the tropical Pacific Ocean appear to have a anticlockwise circularly-propagating pattern, which is, the Eastern Pacific Ocean (off-shore of Mexico) →the area of NEC (North Equatorial Current) →the Western Equatorial Pacific Ocean→the area of NECC (North Equatorial Counter-Current)→the Eastern Equatorial Pacific Ocean. The phases of the pattern correspond to those of El Nino cycle. On the basis     

北半球热带中太平洋与印度洋海表温度梯度对夏季西北太平洋热带气旋生成频数变化的影响

基于1951—2018年哈德里中心海温资料、美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心再分析资料和第四代欧洲中心汉堡模式, 针对1994年、2018年等西北太平洋热带气旋(TC)生成异常多的年份, 研究了引起TC增加的海表温度异常(SSTA)模态及其影响机制。结果表明, 北半球热带中太平洋增暖与印度洋变冷是夏季西北太平洋TC生成频数增加的主要原因, 北大西洋负三极型式SSTA促使TC生成的进一步增加。热带中太平洋增暖与印度洋冷却在菲律宾以东激发出西风异常和气旋性环流异常。北大西洋负三极型式SSTA在我国南海、菲律宾至东南沿岸激发出气旋性环流异常。前者在西北太平洋中部, 后者在南海产生有利于TC生成的局地环境。1994年和2018年夏季热带中太平洋出现暖SSTA、印度洋为冷SSTA、北大西洋呈现负三极型式SSTA, 西北太平洋TC生成频数极端增多。近30年来, 当出现热带中太平洋增暖和印度洋冷却时, 北大西洋表现出比1989年以前更强的负三极型式SSTA, 使西北太平洋TC生成频数和北半球热带印度洋-太平洋SSTA梯度的线性相关更显著。     

热带太平洋气候变率的三类模态及与ENSO强度变化的关系

基于Kaplan等重建的1856—2001年全球海表水温距平(SSTA)资料，用小波变换分析了热带太平洋SSTA的气候变率，对热带太平洋SSTA分别进行2—8、8—30和30—100a带通滤波，然后进行EOF分解。结果发现，ENSO模态具有5a左右的年际变化和15a左右的年代际变化2种显著周期，当二者位相相同时，ENSO事件加强，当二者位相相反时，ENSO事件减弱，当年际变化不明显时，显著的年代际变化也可单独导致ENSO事件；热带太平洋SSTA气候态变率以西太平洋暖池和赤道两侧的热带中东太平洋明显海温同号异常为主要特征，具60a左右的周期，其相位变化与气候跃变及El Nifio事件的类型有密切联系；长期增温倾向加大了El Nifio事件的振幅。文章最后指出，ENSO事件强度变化是由年际、年代际和气候态等3类模态变率共同作用的结果，在ENSO预报模式中考虑并引入年代际和气候态变化对ENSO循环的影响，是提高ENSO预测水平的有效途径之一。     

太平洋海温异常对南海西南季风建立早晚的影响——数值模拟研究

利用9层15波全球大气环流谱模式研究了太平洋海温异常对南海西南季风建立早晚的影响作用.结果表明:西-中太平洋海温异常数值试验结果最能反映出南海西南季风爆发早、晚年4～5月份大气环流的差异特征.数值试验结果显示:西太平洋海温正(负)异常可导致西太平洋副高减弱(加强);中太平洋海温正(负)异常主要使得中太平洋上空的洋中槽减弱(加深);东太平洋海温正(负)异常可造成东太平洋赤道两侧高层环流产生反气旋性(气旋性)变化,孟加拉湾-南海-西太平洋热带地区出现东风(西风)异常,西太副高加强(减弱).可见西太平洋海温异常和东太平洋海温异常都可以对副高强弱变化产生明显影响,从而对南海西南季风建立早晚产生影响,只不过西太平洋海温异常的影响作用更为显著.西太平洋正(负)海温异常与中太平洋负(正)海温异常经常是同时出现的,其激发出的与向东传的Kelvin波和向西传的行星波相联系的环流异常为南海季风建立早(晚)提供有利的条件,因而这一海温分布型是影响南海西南季风建立早晚的重要影响因子.     

东亚冬季风与海温在年际尺度上的耦合关系分析

利用NCEP NCAR 1950-1999年逐月再分析资料和奇异值分解(SVD)、相关分析等统计方法．分析了东亚冬季风和印度洋太平洋海温在年际尺度上的耦合关系。结果表明，在年际变化尺度上．SVD分解出来的第1模态反映了东亚冬季风与同期太平洋海温之间的主要相互耦合关系，即强(弱)的东亚冬季风对应类似La Nina(El Nino)型的海温距平分布；超前东亚冬季风两个月左右的赤道尔太平洋正(负)海温异常对后期弱(强)东亚冬季风的遥相关影响作用最显著．而弱(强)的东亚冬季风异常则对同期及落后1个月左右的南海正(负)海温异常的强迫影响作用最直接，最显著：东亚冬季风指数与落后1个月左右的热带西太平洋海温有最好的负相关关系，而与同期的热带西印度洋海温有最显著的正相关关系。     

全球百年海表面温度年际和年代际变化特征分析

利用100 a(1903—2002年)HadiSST的逐月资料,将全球海表面温度异常(SSTA)作为整体进行经验正交函数分解(EOF分解),提取了控制各大洋SSTA的主导模态和各大洋之间的联合模态,分析了相应的空间分布和时间序列。研究结果表明:SSTA变化最剧烈的海区是赤道中东太平洋、西北大西洋湾流海区和北太平洋黑潮延伸体海区。热带太平洋厄尔尼诺和南方涛动是主导模态并具有2~7 a周期的年际变化;SSTA变化第二主模态和第三主模态都是以大约70 a为周期的年代际变化为主的跨大洋联合模态。第二主模态的空间分布主要表现为中纬度北太平洋和北大西洋反位相、热带太平洋与大西洋反位相的太平洋-大西洋双偶极子型分布。SSTA变化的第三模态主要呈现南北半球海洋反位相的特征,为北太平洋-北大西洋-南大洋联合模态。第四模态基本上是反映各个不同海域特有的局地海洋-大气相互作用模态,该模态的时间序列具有1~4 a周期的年际变化和约9 a周期的年代际变化。     

ENSO事件非对称性成因研究

利用NCEP、SODA等再分析资料,对东太平洋上层海洋的热量收支进行了计算,研究了产生ENSO冷暖事件强度非对称的可能原因。对海表温度异常(SSTA)的分析发现,在东太平洋SSTA存在明显的正偏,即El Nio事件中正异常的幅度大于La Nia事件中负异常的幅度,体现出ENSO事件的非对称性。通过对上层海洋热量收支的计算发现,造成ENSO事件非对称性的可能原因有3个:(1) 非线性温度平流,水平非线性温度平流在ENSO冷暖事件中均为正值,因此增强El Nio事件而减弱La Nia事件;(2) 次表层温度异常对温跃层深度异常的非线性响应,由于东太平洋温度剖面的特性,使得次表层温度异常对El Nio期间正的温跃层深度变化更为敏感,造成次表层温度异常幅度在El Nio期间比La Nia期间大,从而通过－wT′_z项引起上层海温的非对称性;(3) 赤道太平洋的纬向风异常的正偏:由于赤道太平洋存在较强的纬向西风,导致东太平洋温跃层深度异常正偏,进而造成次表层温度异常的非对称－wT′_z,并通过项影响上层海温的非对称性。     

风应力桥梁作用下热带太平洋和热带印度洋相互作用的数值试验

利用中等复杂程度全球热带大气和热带海洋模式的数值试验,模拟分析了热带太平洋和热带印度洋通过风应力桥梁的相互作用过程.利用NCEP再分析的1958～1998年SST强迫大气模式得到的风应力与NCEP再分析的同期热通量共同驱动海洋模式,作为控制试验;和控制试验平行,但强迫大气模式的SST在某一海盆取为多年气候平均值的试验作为敏感性试验.比较控制试验与敏感性试验模拟的SST变率,揭示了热带某海盆SST异常通过风应力桥梁作用对其他海盆SST的影响及其过程.数值试验结果表明:热带某海盆SST暖(冷)异常一般总是引起该海盆上空西部西(东)风异常和东部东(西)风异常;热带太平洋SST暖(冷)异常导致年际尺度上印度洋上空东(西)风异常和年代际尺度上热带印度洋风场辐散(合),该风应力导致热带印度洋年际SST暖(冷)异常以及年代际SST冷(暖)异常,但这种异常均较弱;热带印度洋SST暖(冷)异常导致热带太平洋上空东(西)风异常,该风应力异常在年际和年代际尺度上均导致热带太平洋SST冷(暖)异常,但年代际尺度上异常更明显.考虑到热带印度洋SSTA受热带太平洋SSTA影响大,并且热带太平洋SST暖(冷)异常主要通过表面热通量导致热带印度洋SST变暖(冷)的观测事实,文中揭示的热带印度洋SST暖(冷)异常通过风应力桥梁作用导致热带太平洋SST冷(暖)异常的结果表明,热带印度洋SSTA对于热带太平洋SSTA主要起着一种负反馈作用,并且这种负反馈作用在年代际尺度上更为明显.     

East-west oscillation of sea temperature in the Equatorial Pacific and its modelling

In this paper, by analyzing the data of sea temperature in the Equatorial Western Pacific (EWP), we found that the sea temperature at sensitive district (WSST) (about at 6° N, depth of 125-150 m) is correlated negatively to the sea temperature in the Equatorial Eastern Pacific (EEP). On the basis of basic characteristics of Equatorial Pacific atmosphere and ocean, we designed a simple air-sea coupled model. Using this model,an ocean circulation was simulated. The east-west oscillation of sea temperature in Equatorial Pacific is related to this ocean circulation.