ENSO 知识讲座

第三讲南方涛动、瓦克环流和厄尔尼诺 1 南方涛动 气象学上的三大涛动是指南方涛动(SO)、北太平洋涛动(NPO)和北大西洋涛动(NAO).每个涛动系统都是由一组一个高压和一个低压的大气活动中心组成.     

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.     

ENSO知识讲座 第三讲 南方涛动、瓦克环流和厄尔尼诺

１ 南方涛动 气象学上的三大涛动是指南方涛动（ＳＯ）、北太平洋涛动(ＮＰＯ）和北大西洋涛动（ＮＡＯ）。每个涛动系统都是由一组一个高压和一个低压的大气活动中心组成。 这里重点介绍一下南方涛动。Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄｓｓｏｎ于１８９７年注意到澳大利亚悉尼的大气压力变化是与阿根廷布利诺斯艾里斯反位相的。其后，Ｌｏｃｋｙｅｒ和Ｌｏｃｋｙｅｒ父子进一步确认了此现象，并估计大概有３．８年的振荡周期。图１说明该震荡具有的两个作用中心，一个位于热带西太平洋和东印度洋，另一个位于热带东南太平洋。这两个作用中心的海平面气…     

热带海洋对风应力异常的响应

针对在南方涛动循环中东太平洋信风变化的特征,用国家海洋环境预报中心的五层太平洋环流模式模拟热带海洋对气候风应力脉动的响应.试验结果表明,当南方涛动处于高指数时,赤道东太平洋海表温度从表层至250m深都会出现负距平,表层距平洋流向西,下层200m深左右距平流向东,即赤道潜流加强,而当南方涛动指数取负值时,热带东太平洋东风应力减弱,热带太平洋海表温度增高,这种增暖自东向西扩展,上层距平洋流向东,下层距平洋流向西,赤道潜流有减弱趋势,这些正是典型的埃尔尼诺特征.计算结果与观测结果基本一致.     

E1 Nio与南方涛动及其对副热带高压的影响

本文分析研究了1949-1977年逐月东太平洋赤道海区海表面温度、1949-1980年逐月南方涛动指数以及1954-1984年逐月北半球西太平洋副热带高压(以下简称副高)特征指数等资料。结果表明:东太平洋赤道海区水温异常增高及降低与副高的异常变化之间存在6-9个月的时滞关系;副高的强弱变化与南方涛动的异常变化之间存在时滞3-5个月的相关关系;而南方涛动又与东太平洋赤道水温的变化存在某种联系,尤其是E1 Nino及反 E1 Nino发生期更为明显,它们之间存在同期到时滞3个月的相关关系。     

地形与热源强迫下的南方涛动

用El Nino和La Nina位相时的海温异常和地形作为大气下垫面的异常强迫,引入IAP的两层原始方程大气环流模式,模拟出了南方涛动的典型结构.当去掉地形后,仅仅由海温异常也能模拟出太平洋东西部的气压异常振荡,但太平洋东部振荡中心的位置并不与观测的一致.由此可见,观测到的南方涛动是在实际地形下对全球海温异常的响应.     

赤道太平洋海表面温度同南方涛动和副热带高压的相互关系

本文选用1951—1986年赤道太平洋(10°S—10°N,180—85°W)海表面温度(SST)与南方涛动指数及副热带高压特征指数,重点探讨了海洋与大气之间的相互作用过程,得出了起主导作用的因素,认为与选取代表赤道太平洋平均海面温度的海区范围和选用代表南方涛动的两个气压站有直接关系。     

热带西太平洋纬向风的变化特征及其与埃尔尼诺的关系

本文以热带西太平洋7个岛屿测站为代表,分析了热带西太平洋纬向风的年际变化特征及其与埃尔尼诺的关系。 结果表明,在埃尔尼诺南方涛动现象发生前后,热带西太平洋低、高层纬向风具有不同的特征,低层纬向风与滞后1～6个月的南方涛动指数呈明显的负相关。该地区纬向风异常在太平洋低纬地区海气相互作用过程中可能起着重要的作用。     

厄尔尼诺和南方涛动现象与台湾海峡西岸海雾天数的关系

本文采用相关统讨和回归分析方法,分析了厄尔尼诺现象、南方涛动指数及太平洋东、西部海温与台湾海峡西岸春季海雾天数的关系。     

北太平洋热带的低频振荡——北方涛动

北方涛动是近几年在北太平洋热带地区发现的一种东西向的大气涛动.本文试图对北方涛动的空间结构和时间变化(包括季节变化和年际变化)的基本特征及其与热带太平洋海温、降水、信风和沃克环流等的联系作进一步的分析研究.经验正交函数(EOF)分析的结果,不仅进一步证实了北方涛动存在的真实性,而且还揭示了它的大尺度特征及其在北太平洋大气环流年际变化中占有头等重要的地位.据延伸的1921-1946年资料的分析表明,北方涛动仍然非常明显,说明它不是某一时期特有的现象,而是北太平洋热带地区大气环流固有的一种低频振荡.北方涛动3-4年的年际振荡与热带太平洋海温、降水、信风和沃克环流关系密切.并且它在这一频带与南方涛动发生强烈的耦合.我们认为,东赤道太平洋之所以是全球热带海洋中海温年际变化最大的地区,以及该区的海气相互作用之所以能够产生世界性年际气候变化最强的信号,可能与它们之间强烈的耦合作用不会没有关系.     

北太平洋海温与福建后汛期降水量的关系

本文应用奇异值分解方法给出同期和前期北太平洋海温与福建后汛期降水量相互匹配的空间典型分布型．分析结果表明，无论同期还是前期北太平洋海温与福建后汛期降水量之间均存在着清晰的遥相关．同期的赤道中东太平洋海温异常增高、日本以东洋面海温偏低，福建后汛期降水量偏少；另外，闽南地区后汛期降水量与同期NINO西海区和黑潮海区的海温成正相关关系．冬、春季出现厄尔尼诺现象时，次年福建尤其是闽南沿海后汛期降水量将偏少．     

热带海表面温度长期变化与中国降水异常的联系

用奇异谱分析（ＳＳＡ）揭示了１９５１～１９８９年期间全球热带海陆面温度旋转空间分布型主要的长期振荡过程及其对北半球５００ｈＰａ环流和中国降水的影响,结果表明全球热带海陆面温度存在四种显著的旋转空间分布型：ＥＮＳＯ、ＮＡＵ、ＴＡＬ、ＳＡ型,其活动区域分别在赤道中东太平洋和印度洋,澳大利亚北部洋面、热带大西洋、中国南海附近,重要长期变化分别表现为线笥增加、减少,３５年左右和６～８年周期振荡,中国降水场的主要响应区域在华北、长江中下游、西北和东北地区、江淮下地区,它是由热带这四种不同区域热源异常与不同时间尺度的大气环汉变化之间的相互作用结果,同时,由旋转奇异异值分解（ＲＳＶＤ）研究了前期冬季太平洋海温和夏季中国降水量主要耦合相关型及其长期变化特征,发现前期冬季赤道中东太平洋大民尺度海温异常对后期夏季中国降水影响不显著     

春季西北太平洋热带气旋与海温场和大气环流的关系

本文利用1951～1987年286个网格点太平洋月平均海温场及500hPa月平均位势高度场,分析了春季西北太平洋（不含南海）热带气旋与海温场和大气环流的关系。结果表明:前期太平洋海温场与春季热带气旋生成数有显著的相关,并以前一年夏季和前期冬季更为明显。影响春季热带气旋生成的太平洋海温场主要有两个关键区,一个位于赤道东太平洋,为负相关:一个位于北太平洋中部,为正相关。文中还从海温对大气环流影响的角度出发,分析了春季热带气旋活动特多年与特少年前期及同期500hPa大气环流的特征及两者之间的差异。最后利用逐步回归方法作了春季西北太平洋热带气旋长期趋势预报。     

Numerical simulation of influence of the anomalies of the Central-eastern Equatorial Pacific SST and Arctic seaice cover in summer on the atmospheric circulation

A series of numerical experiments have been conducted with a perpetual July, nine-level general circulation spectral model to determine the effect of variation of the Arctic sea ice cover extent and the joint effect of anomalies of both the Arctic sea ice cover and the Central-eastern Equatorial Pacific sea surface temperature on the summer general circulation. Results show that the two factors,anomalously large extent of the Arctic sea ice cover and anomalously warm sea surface temperature over the Central-eastern Equatorial Pacific Ocean, play substantially the equal role in the effect on the summer general circulation, and either of them can notably induce the atmospheric anomalies. The main dynamical processes determining the effect of the Arctic sea ice and the equatorial SST anomalies are associated with two leading teleconnection patterns, i. e. the Asia North/American and Eurasian patterns observed in atmosphere. The results presented in this paper again prove that the general circulation is fun     

The Indian Ocean’s asymmetric effect on the coupling of the Northwest Pacific SST and anticyclone anomalies during its spring–summer transition after El Niño

By comparing different climatologies in El Niño decaying summer with regard to the presence of Indian Ocean Basin (IOB) warming, we studied the effect of IOB warming on the Northwest Pacific sea surface temperature (SST) anomalies and the coupling process with the surface wind. Zonal asymmetric coupling feedback in the west and east of the Northwest Pacific were caused by the asymmetric spring–summer transition of the background tropical atmospheric circulation. Although the westward wind anomaly caused by the remote effect of IOB warming is found in the whole Northwest Pacific, reversal of the mean background surface winds in the western part leads to negative wind-evaporation SST (WES), whereas sustained trade winds lead to positive WES in the eastern part. The east–west SST gradient resulting from this zonal asymmetric evolution of SST sets off more positive feedback that strengthens the local anticyclone easterly anomalies.     

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(El Ni?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。     

LONG-RANGE CHANGES OF CORRELATION BETWEEN THE TYPHOON FREQUENCIES IN SEVEN REGIONS IN EAST ASIA AND SEA SURFACE TEMPERATURE IN THE NORTH PACIFIC

The correlation coefficients between the typhoon frequencies for the seven regions in East Asia (i. e. Xisha, Guangzhou, Xiamen, Shanghai, Naha, Kagoshima and Nagoya) and the monthly-mean sea surface temperature (SST) from 2 years before to 1 year after are calculated, indicating that the most significant correlation appears in the period from the summer of 2 years before to the summer of 1 year before. During this period negative correlations are located in the northwestern part of the North Pacific while the positive ones located in the southeastern part. It is found that the positive correlations change into the negative ones in Equatorial East Pacific in the same year (simultaneous correlation). The high-level correlation region in 1 year after is found in the area of Alaska Current. It is also suggested that there are interannual variations of about 1,1.5 and 2 years for the changes of the correlation intensity.     

赤道西太平洋暖池形成原因探讨

通过大洋赤道海域SST场差异及其原因分析,提出赤道大西洋、西印度洋及东太平洋表层水温低的可能原因。较详细地讨论了西太平洋暖池形成原因,这是由于西太暖池决定了Walker环流的产生,而Walker环流的移动和演变同样会对暖池区变化产生重要影响。     

热带印度洋SST海盆模态的“充电/放电”作用——对夏季南亚高压的影响

根据观测资料和海气耦合模式初值试验结果,通过比较分析热带太平洋SST主模态(ENSO模)和热带印度洋SST主模态(海盆模)对夏季南亚高压的影响,揭示了印度洋海盆模的"充电/放电"作用:赤道中东太平洋海温异常首先对印度洋进行"充电",形成热带印度洋SST对太平洋EN-SO的响应模态——海盆模。该模态在ENSO发生翌年春季达到峰值位相,而且有很好的持续性,可以从春季持续到夏季,该暖(冷)模态可以引起大气的"Matsuno-Gillpattern"响应,并通过亚洲夏季平均西南季风的异常水汽输送等使得夏季南亚高压偏强(弱),即为"放电"过程。而赤道中东太平洋海温异常对夏季南亚高压的直接影响并不显著,并指出了夏季南亚高压和超前3~12个月Nio3指数之间高的显著正相关关系只是一个表象,并不是太平洋海温异常对南亚高压的直接影响结果,而是通过印度洋海盆模态的"充电/放电"作用引起的。     

局地凝结加热对大气赤道波动稳定性的影响(英文)

利用β平面上大气斜压强迫模式,探讨了局地海表温度异常所造成的非绝热加热影响的赤道小振幅“拦截波”的稳定性。指出当加热函数是半余弦形式时,在加热区大气的反应是局地性的,但这个加热函数的小扰动能产生非局地性的大尺度反应。平均海表温度降低了赤道波动的稳定性。当稍超过临界值时,小尺度海表温度异常有可能使波动不稳定。