北方涛动和南方涛动与太平洋海温关系的对比分析

本文对太平洋气压场和海温场相互关系的分析,不仅证实了近年来一些研究提出的北方涛动与赤道东太平洋海温变化的关系,而且进一步揭示了北方涛动与太平洋海温相关最显著区域是在赤道太平洋日界线以东附近、Namias海区和加利福尼亚洋流区,而南方涛动与东太平洋和秘鲁沿岸的海温关系密切.并发现南、北方涛动虽处于同一3-4年的振荡系统中,但对各次埃尔尼诺过程而言,南、北方涛动指数的极值和相对强度都不尽一致.分析表明,埃尔尼诺现象的三种不同增温类型与南、北方涛动影响赤道太平洋海温在空间上的差异,以及位相和相对强度的不同匹配状态有相当程度的联系.     

西太平洋近赤道地区风场的变化与埃尔尼诺

本文利用综合海洋大气资料(COADS)分析了西太平洋赤道地区风场的变化与埃尔尼诺的关系,发现埃尔尼诺发生前该地区纬向风有持续的东风距平,经向上有由赤道吹向高纬的经向风异常,造成了西高东低和赤道低两侧高的海平面分布.而在埃尔尼诺年该地纬向为西风距平,经向有由高纬指向赤道的经向风异常,造成暖水在赤道附近堆积.由此产生的开尔文波是东太平洋海面温度(以下简称海温)变暖的重要原因.特别值得指出的是,在埃尔尼诺年西太平洋赤道地区两次西风距平的峰值,两次由北向南的越赤道气流和两次近赤道台风的高潮对应于东太平洋海温的两个正距平高峰.     

北太平洋海温和PNA波列

本文研究了500hPa 3-5年周期对北太平洋海温异常的响应,主要结果有:(1)由赤道东太平洋海温、西风漂流区海温和北太平洋所有格点海温的同期相关场,我们发现,北太平洋海温场有三个主要遥相关区,它们分别在西风漂流区、赤道东太平洋区和阿拉斯加湾区,后两个相关区和前一个反位相.这三个相关区的结构十分类似于大气中的PNA结构.用赤道东太平洋区和西风漂流区的海温差PTI能表示海温PNA结构的变化.它能代表大平洋65%地区的海温变化,可以作为监视埃尔尼诺的新指标.(2)太平洋海温指数PTI和滤波后500hPa的同期相关场呈明显的PNA结构;500hPa 3-5年周期对埃尔尼诺和反埃尔尼诺的响应.分别产生+PNA波列和-PNA波列.(3)将埃尔尼诺(反埃尔尼诺)按海水增温(降温)的位置不同分成东部型和中部型.滤波后500hPa对东部型的响应产生PNA波列,对中部型的响应产生EAA波列.说明定常热源的位置不同,大气对其的响应亦有不同的路径.     

南沙暖水变化及其与ENSO和西太副高的耦合关系

南沙暖水域位于南海南部,濒临赤道,处于Walker环流上升区和南北半球气流交换的通道上,是南海海温较高的区域,也是海气相互作用的敏感地区。热带海域海洋及大气环流的变化对该海域海温的变化有着重要影响。 以往的研究表明,南海海温与赤道中、东太平洋水温和西太平洋副热带高压关系密切(钮智旺,1994;陈永利,1996)。南海是一个半封闭性海域,南海海温的变化与热带西太平洋水温之间具有非“承接”性(周发琇,1991),与西太平洋之间的水体交换不可能是引起南海海温变化的主要原因。那么,赤道中、东太平洋海温及副高是通过什么过程影响南海海温呢?它们之间的相互关系如何?西太平洋副热带高压是控制南海海域的主要天气系统，厄尔尼诺和南方涛动是热带太平洋地区海洋、大气中的两种大尺度异常现象,南海海温与它们之间的耦合关系可能就是影响海温变化的过程。本文根据综合海洋大气资料(COADS),分析了南沙暖水的变化与南海海温的关系,并借助功率谱和交叉谱分析了南沙暖水的变化周期以及与赤道东、中太平洋水温、南方涛动和西太副高之间的显著耦合频域及相互耦合振荡关系,以探讨南沙暖水与ENSO(埃尔尼诺-南方涛动)和西太副高之间的内在联系及海温变化的原因,对于研究南沙暖水域及南海海温变化的物理成因有着重要意义。     

西风爆发、次表层暖水东移与厄尔尼诺现象

利用最近20 a的大气海洋资料,分析了厄尔尼诺事件与赤道太平洋西风异常以及赤道太平洋次表层海温之间的关系.结果表明,赤道西太平洋(5°S～5°N,120°～160°E)和赤道中东太平洋(5°S～5°N,160°E～160°W)西风异常都存在着与厄尔尼诺周期一致的年际变化,但前者还包含有显著的2～3个月季节内振荡.赤道西太平洋次表层冷暖水东移也呈现年和年际时间尺度的振荡周期.在厄尔尼诺发生前,赤道西太平洋次表层海水出现持续性增暖,赤道西太平洋西风异常频率加快,强度增强.随后赤道中太平洋(160°E～160°W)出现持续性(3个月以上)强西风异常(即西风爆发),并进一步向东扩展,同时次表层暖水沿着赤道波导东移到赤道东太平洋混合层,导致赤道东太平洋海表大面积异常增暖,形成一次厄尔尼诺现象.最后,模式模拟了1980～1984年赤道太平洋海温的变化,进一步证实了赤道纬向西风异常对暖水东移起着重要的作用.     

1986—1987年埃尔尼诺期间赤道太平洋的物理海洋学事件

文中,根据“中美热带西太平洋海气相互作用联合研究”第1—4航次考察的资料结合美国NOAA提供的SST资料和Wyrtki博士提供的水位资料,对1986—1987年埃尔尼诺事件的发生、发展和消衰过程中的海洋事件作了综合分析.指出,这次埃尔尼诺是一个中等偏强的事件.SST场和水位场的宏观变化是同步和相似的,并且都与风场特征有关.次表层温度结构的变化是与上层暖水的东向输送相对应.在此期间,热带西太平洋的流系结构和方向发生了异乎寻常的变化.在埃尔尼诺爆发前期,南赤道流较强,暖水在西太平洋堆积;在爆发期内,则在12.5个纬度带内形成东向流,向东输送暖水;在消衰期内,北赤道逆流变弱、而南赤道逆流变强;在埃尔尼诺结束后,海洋转为动力调整,并在约12个纬度范围内变为西向流.在这次埃尔尼诺期间,向东输送的暖水总量为11.4×1014m3,此量比1976年埃尔尼诺多1/3,而比1982—1983年埃尔尼诺少2/5.     

近赤道西太平洋低空纬向风异常对ENSO事件的指示性

本文计算了近赤道西太平洋Ponape岛1961～1986年历年逐月850hPa矢量风的纬向与经向分量及其距平值,并分析了其与ENSO事件的关系.结果发现,当该岛纬向风距平(3个月滑动平均)值达到+2m·s-1并持续2～3个月时,则其后东太平洋多即有埃尔尼诺现象发生.进一步分析该岛纬向风距平与西太平洋Truk岛海面水位距平和东太平洋赤道SST距平之间的时滞关系,结果发现,三者之间依次存在着十分显着的时滞相关,表明在西太平洋低纬大气与东太平洋赤道海温之间可能存在着一种由动力异常导致热力异常的物理过程.利用中美西太平洋海气联合考察获得的1986～1988年埃尔尼诺期间165°E断面CTD和ADCP等实测资料,对这种可能过程做了分析和讨论.     

埃尔尼诺和南方涛动

本文利用综合海洋大气资料(COADS),对印度洋、太平洋近赤道地区的风场,气压场和海温场进行了综合分析。指出由于南印度洋和东南太平洋赤道地区海平面气压的seesaw现象,导致印度洋和太平洋赤道地区风场同样出现了seesaw现象。风场的seesaw又导致印度尼西亚和东太平洋赤道地区的海温出现seesaw。埃尔尼诺是海洋对印度洋的季风系统和太平洋的信风系统联合的强迫响应。     

亚洲季风区南北半球风场的相互作用与埃尔尼诺

埃尔尼诺发生前的北半球冬半年,印度洋到西太平洋由北向南的越赤道气流强,澳大利亚地区的台风多;埃尔尼诺发生年的北半球夏半年,印度洋到西太平洋由南向北的越赤道气流强,西北太平洋近赤道台风日数多.这表明亚洲季风区南北半球的相互作用对埃尔尼诺的发生、发展有重要的影响.     

赤道东太平海温与西太平洋台风频数年际变化的关系

本文根据1949—1986年赤道东太平洋海温年际变化和西北太平洋(160°E以西)台风形成频数的年际变化的两个时间序列,分析计算了两者之间的时滞相关关系.结果表明,台风变化晚于海温变化两个月,存在着最高的负相关(系数为-0.63);台风晚于海温17-18个月,出现了最大正相关(系数达到0.58).在埃尔尼诺时段和海温年际变化显著的时段,赤道东太平洋海温与西北太平洋中西部台风频数具有相反的变化趋势,没有发现例外.这些结果证实和发展了早期一些研究结论,有益于澄清过去存在的分歧看法.     

埃尔—尼诺年的翌年冬季太平洋经向环流特征及其与青岛汛期降水

本文分析了1972～1973,1976～1977年赤道东太平洋暖水时海温特征,用NCAR资料计算分析了1976年埃尔-尼诺发生年的翌年冬季太平洋经向环流特征,并与1972年翌年冬季作了对比,发现所谓同一类型的埃尔-尼诺,由于暖水的强度、范围不同,致使冬季西太平洋副局和Hadley环流亦不同,最后提出一个青岛汛期（6月～9月）少雨的可能影响机制。     

1986—1987年厄尔尼诺-南方涛动事件形成发展过程分析

本文利用近期热带太平洋大气—海洋实测资料,对起始于1986年9月的厄尔尼诺(EI-Ni(?)o)-南方涛动(ENSO)事件作了初步分析,发观亦道太平洋月际STS距平、纬向风指数、平均海平面高度距平、南方涛动指数、地球射出长波辐射、大气环流遥相关型和西太平洋副热带高压等在这次ENSO事件发生前后均有显著变化。作者指出,这次ENSO事件中,赤道太平洋海温异常增暖不是象通常那样发生在春季和由南美沿岸向西发展,而是发生在秋季,且首先出现在中赤道太平洋日界线区,而后迅速向东发展,从海温异常增暖的强度和持续时间来看,这次ENSO事件基本属一次中等强度过程。     

赤道暖池温跃层海温对低纬大气环流的影响

本文利用1967-1985年间,西太平洋137°E剖面(34°N-1°S)的深层海温调查资料及500hPa月平均图,首先分析了该剖面上深层海温变化的分布结构和年际变率特征,发现西太平洋赤道暖池温跃层(取纬度4°-8°N,厚度75-200米)海温年际间的变化与赤道逆流流量呈反位相的关系,在埃尔尼诺年期间,赤道逆流(自西向东)加强,赤道暖池温跃层海温下降.当埃尔尼诺结束时,赤道逆流流量迅速减小、温跃层海温上升在此基础上进一步研究了赤道暖池温跃层海温对低纬大气环流的影响,发现赤道暖池温跃层海温与低纬大气的关系比赤道东太平洋海表温度要明显,尤其是对夏季低纬大气和副热带高压强弱的关系更为密切,这一统计事实说明,赤道暖池温跃层海温的变化可能是影响低纬大气环流异常变化的重要热源.     

热带海洋-大气耦合的主模态

依据1948年1月～2005年12月NCEP的海表温度(SST)和大气再分析的月平均资料,利用MCA方法,首次确定了代表全球热带海洋-大气相互作用的最主要信号的热带海洋-大气耦合主模态,该主模态随时间的变化与热带太平洋埃尔尼诺-南方涛动(ENSO)模态非常一致,揭示了该主模态包含以下海洋-大气相互作用物理过程:秋季印度尼西亚海洋-大陆区上空850 hPa出现异常的纬向风辐散和经向风辐合导致赤道东、中太平洋海温正异常,热带印度洋海温则出现东冷-西暖的—"偶极子"型异常;冬季热带太平洋出现典型的ENSO盛期对应的海洋-大气耦合型,在南海和热带远西太平洋出现低空反气旋环流异常,热带印度洋出现海盆一致增暖,而热带大西洋海温异常不明显;冬季热带太平洋和热带印度洋的SST异常可以导致春季赤道中太平洋西风异常,南海冬季风减弱,热带西北太平洋出现更明显的低空反气旋环流异常和赤道东风异常,热带西北大西洋出现西南风异常;该模态对夏季大气环流的影响主要表现为热带印度洋海盆一致模态对东亚季风的影响。     

太平洋海温和渤海海冰

本文主要分析了太平洋海表面温度(SST)与东北、华北地区冬季气温以及渤海海冰之间的关系。发现前7—24个月赤道东太平洋SST与后三者之间有密切的遥相关关系,即SST异常偏高(低)——埃尔尼诺(反埃尔尼诺事件)时,在翌年冬季华北、东北地区将是异常偏暖(冷)年,渤海海冰将是轻冰(严重冰封)年。渤海海冰1950—1988年共有5次严重冰封年,有4次都是出现在反埃尔尼诺年后期,仅有1952/53年冬季的严重冰封年出现在埃尔尼诺年后期,可信度达80％。而埃尔尼诺年后期则绝大多数出现轻冰或正常冰封年,可信度达94.7％。用前期海温建立的回归方程,以预报冰级误差小于1为正确,则30年拟合值有26年准确,拟合准确率达87％。8年预报准确率也达87％。     

1854-1987年期间的埃尔尼诺与反埃尔尼诺事件

本文根据1854-1978年COADS海温资料对赤道东太平洋海温变化进行了研究,补充了1979-1987年资料,共确定出31个埃尔尼诺事件及24个反埃尔尼诺事件,并与其他作者的结果进行了详细的比较,同时根据事件发生的时间进行了分类.第一类埃尔尼诺或反埃尔尼诺事件,正或负距平开始于上半年(1-6月),第二类事件开始于下半年(7-12月),1982-1983年及1986-1987年两个埃尔尼诺事件均属第二类.第二类埃尔尼诺事件的正距平区常自西向东传播,与第一类的自东向西传播不同.     

南印度洋副热带偶极子型海温异常与全球环流和我国降水变化的关系

用1951~2001年观测资料,研究了南印度洋副热带偶极子型(IOSD)海温异常对全球500hPa环流和我国降水的影响.结果表明,冬季IOSD激发出极显著的南北半球环绕太平洋的波列结构(CP),其年际变化周期是2.0和6.5 a,与赤道中东太平洋海温也有密切联系.北半球冬季异常峰值后的第二年春季欧亚中高纬度地区500 hPa环流出现显著的EUP型低频流型持续异常,同时中太平洋和北美地区出现CPNP流型和澳大利亚南部的南半球中高纬地区呈现极显著的西南太平洋遥相关型(SWP).当冬季赤道南印度洋副热带呈极显著的西负东正海温距平分布时,后期春季欧亚中高纬地区负EUP型遥相关波列持续偏强,导致东亚大槽明显偏弱,长江以北地区(特别是黄河中上游地区)多雨.反之,春季东亚大槽加强且稳定,我国东部地区大范围少雨.它反映了南印度洋地区海气系统相互作用与东亚热带内外环流低频变化的联系.因此,上一年冬季南印度洋副热带偶极子型(IOSD)海温异常强度是预测春季华北地区旱涝变化的重要因子之一.     

北太平洋海洋环流遥相关现象

本文着重分析北太平洋海面温度(以下简称海温)的功率谱和相关场特征.结果表明,在赤道东太平洋上,海温的演变表现出显著和一致的准3.5年振荡特点.这一特征振荡还能影响到其他海域的海温变化,并在北太平洋中部和西北太平洋地区激发出一些明显的遥相关现象,从而把热带太平洋上的埃尔尼诺现象与中、高纬度的海洋环流过程紧密联系起来.最后,文章还对各关键海域上的海温异常及其遥相关的可能机制作了深入探讨.     

台湾海峡及邻近海区的水文概况——海水温度、盐度和表层流特征

本文所讨论的海区,位于北太平洋的西侧,西依我国大陆,东濒太平洋,北连东海,南接南海,地处热带和亚热带,属热带和亚热带海洋性气候。本海区的海水温、盐特征和海流系统都与黑潮、大陆沿岸流和南海季风漂流有着密切的关系。一、海水温度海水温度的分布和变化,主要是受黑潮和大陆沿岸流的影响,並随季节而变化的。冬季(12—2月)受寒冷的东北气流影响,沿岸近海水温普遍降低,1—2月,低于9℃的沿岸冷水可达温州以南,低于12℃的低温水可达金门附近。而20°N以南海区和受黑潮影响显著的海峡东侧,水温较高,暖水舌直指向北和东北方向。因此,黑潮暖水与沿岸玲水互相对峙的局面在冬季很为突出,尤以2月最为典型。同时,海峡水温东暖西冷的趋势也十分明     

基于海温遥相关的渤黄海冬季气温与海冰预测方法

选取渤黄海历史冰情和气温资料、全球海温资料,分析了1971—2015年渤黄海冬季气温和冰情的变化特征。基于遥相关分析法,选取影响渤黄海冬季气温的前期海温关键区,建立了渤黄海冬季气温和冰级的预测模型。结果表明:渤黄海气温和冰情具有明显的年际和年代际变化,二者呈负相关关系;根据全球海温遥相关型,冰季前期的夏季海温对渤黄海冬季气温影响明显,海温关键区为赤道以北低纬度中东太平洋海域、北太平洋白令海西南海域、西南印度洋和澳大利亚东南沿岸海域。由此建立的预测模型与实际观测值具有较好的一致性。