厄尔尼诺与行星运动的联系及其预测

计算了１９５０～２０５０年太阳系各大行星运行轨道及冲日时间,将计算结果与厄尔尼诺年进行比较分析,发现厄尔尼诺事件的发生与行星运动有重要的联系：在１９５０～１９８９年期间,所有的厄尔尼诺事件都发生在四大行星（火、木、土、天王星）冲日时日心黄纬的极值年或极值年的下１年,在其它年份则不发生厄尔尼诺现象。大行星在３月冲日和８月冲日,对厄尔尼诺事件的发生非常有利。从这一事实出发,预测了今后５０ａ厄尔尼诺将要发生的年份。     

行星运动和厄尔尼诺与东北夏季低温冷害的若干联系

本文利用厄尔尼诺与行星运动的联系，对厄尔尼诺进行了分类。发现东北夏季低温冷害的发生与厄尔尼诺的类型有关：负极值型和负正极值型厄尔尼诺的发生年几乎与冷害年一一对应，其他类型的厄尔尼诺则很少甚至不发生冷害。统计表明：三大行星（火、木、土）冲日时日心黄纬的负极值年的次年和木星的正极值年的前一年及当年，有利于冷害的发生；土星运动到日心黄经为19—121度时，导致冷害群的发生。根据分析对未来冷害年及冷害群可能发生的年份进行了预测。     

行星运动与厄尔尼诺、东北夏季低温冷害

利用厄尔尼诺与行星运动的联系,对厄尔尼诺进行了分类。发现东北夏季低温冷害的发生与厄尔尼诺的类型有关：负极值型和负正极值型厄尔尼诺的发生年几乎与冷害年一一对应,其他类型的厄尔尼诺则很少甚至不发生冷害。统计表明：三大行星（火、木、土）冲日时日心黄纬的负极值年的次年和木星的正极值的前一年及当年,有利于冷害的发生;土星运行到日心黄经为１９～１２１°时,会导致冷害群的发生。     

行星运动对台风生成频数与ENSO相互关系变化的影响

利用台风最佳路径数据集、1950—2016年厄尔尼诺和拉尼娜事件、赤道太平洋海温关键区海温和行星冲日等资料,运用统计方法研究了西北太平洋台风频数和ENSO的相互关系变化与行星运动的关系。结果发现:西北太平洋台风频数与ENSO之间相互关系的变化无论长周期还是短周期都与行星位置变化密切相关。从年代际变化来看,两者相互关系在1990年代初期(1993年前后)发生明显改变,在1993年之前,两者为显著的负相关关系,1950—1992年相关系数高达-0.439,检验通过了99%的置信水平,而且,台风频数的极多(少)年大多数与拉尼娜(厄尔尼诺)现象相对应,但在1993年之后两者变为明显的正相关关系。这一改变恰好发生在1993年7月12日出现太阳、地球、天王星、海王星四星一线的特殊星象,而在此前后的数年间,天王星、海王星两大行星同时都保持在6—7月冲日,对地球形成持续作用的引潮力迭加。从年际变化来看,两者的相关系数变化与火星、木星和土星的位置也存在明显的联系:相关系数的谷值与三大行星在夏至前后冲日相对应,其中与火星在夏至附近冲日(此时视赤纬具有负极值)对应的谷值最明显。通过谐波分析发现,相关系数变化的显著周期恰好与三大行星运动周期一致。     

东亚寒潮冷空气的传播和行星尺度作用

本文研究了1980—1984年冬季19次东亚寒潮爆发过程中低频扰动的传播特征和行星尺度作用。揭示出冷空气的向南传播主要是一种低频模态的10—20天周期的振荡。另一方面，与寒潮爆发有关的西伯利亚冷高压作为北半球冬季对流层的主要冷源会导致一系列行星尺度过程的响应。这主要表现为辐散环流的上升支迅速地从印尼—马来西亚地区东移到东太平洋，使正常的沃克环流反向。这种情况十分相似于由非厄尔尼诺年到厄尔尼诺年辐散环流的运动。从动力学上，这种辐散环流有利于东太平洋以及北美西岸的天气发展。     

两类厄尔尼诺事件发展年秋季印度洋海温异常特征对比

基于1951—2010年逐月海气多要素观测资料,对比分析了两类厄尔尼诺事件发展年秋季印度洋的海温异常及大气响应特征,探讨了印度洋偶极子的发生与两类厄尔尼诺事件特征的可能联系。结果表明,两类厄尔尼诺事件的发展年均会出现印度洋偶极子,但出现的概率不同:大多数东部型厄尔尼诺事件都会伴有正位相印度洋偶极子发生;而仅一半的中部型厄尔尼诺事件期间会出现正位相印度洋偶极子的异常海温型,且强度较弱。从印度洋偶极子与两类厄尔尼诺事件的物理联系上看,东部型厄尔尼诺事件期间,印度洋偶极子的发生与其强度联系密切:印度洋偶极子发生在东部型厄尔尼诺事件较强期间,两者通过海洋大陆的异常强下沉运动及大范围负异常降水相联系;东部型厄尔尼诺事件偏弱时并无印度洋偶极子出现,海洋大陆异常下沉运动及负异常降水很弱。然而,中部型厄尔尼诺事件期间印度洋偶极子的发生与其强度并无显著的关系,而与太平洋高海温区的位置存在一定的可能联系:在有印度洋偶极子发生的中部型厄尔尼诺事件发展年秋季,热带太平洋异常高海温区的位置相对偏东,海洋大陆出现显著下沉运动和大范围负异常降水,热带东印度洋为大范围强异常东风控制;但无印度洋偶极子发生的中部型厄尔尼诺事件时,热带太平洋高海温区位置相对偏西,极弱的海洋大陆下沉支对热带印度洋异常海温作用非常有限。     

不同类型和强度的厄尔尼诺事件对次年华南前汛期降水的可能影响

根据气象行业标准（QT/T370-2017）对厄尔尼诺事件不同类型的划分结果以及国家气候中心最新颁布的华南前汛期业务监测标准,利用1961~2016年NCEP/NCAR日、月尺度再分析大气环流资料、海表温度资料（ERSST V4）以及华南261个国家气象观测站逐日降水资料,采用相关、合成等方法分析了不同类型、强度的厄尔尼诺事件特征以及与次年华南前汛期的关系,并探讨其海温和大气环流异常特征。结果表明,厄尔尼诺事件的类型、强度对次年华南前汛期降水的影响存在明显差异。中等及以上强度东部型厄尔尼诺事件次年,华南前汛期开汛早、结束晚,前汛期持续时间长、降水多;弱等级的东部型以及中部型厄尔尼诺事件次年则相反。在厄尔尼诺事件次年华南前汛期,中等及以上强度东部型厄尔尼诺相对弱东部型或中部型厄尔尼诺的大气环流存在明显差异。高层西风急流明显加强,中层北半球极涡加强,东亚大槽强,低层菲律宾以东存在反气旋异常环流,华南存在南北风的交汇和水汽辐合加强,有利于华南前汛期降水偏多。     

江淮流域旱涝年份准定常行星波分布与平均纬向风速的差异

利用欧洲数值预报中心1980—1989年6—8月资料，讨论了80年代江淮流域夏季旱涝年份亚洲地区平均纬向风速和准定常行星波分布的差异。旱年类与涝年类相比，热带东风急流强度偏强，纬度位置偏南；副热带急流强度相近，位置偏北。旱年（涝年）类的夏季准定常行星波的分布反映了菲律宾周围水域上空和青藏高原地面的热源均为偏强（弱）的异常外源强迫的结果。二者的主要差异表明，在中高纬度振幅大值区，旱年类纬度位置较涝年类偏北几个纬度。厄尔尼诺与反厄尔尼诺年份之间，准定常行星波各纬向波数的振幅距平分布基本上具有完全相反的型式，亚     

行星与气候关系研究评述

行星与气候关系的研究由来已久,迄今已在多个方面取得进展:行星长期摄动可使地球轨道参数发生变化导致冰河期和间冰期的重大差别;九星地心会聚的力矩效应可引起历史气候的百年和千年振动;行星的短期效应,通过它与月亮(或太阳)、地球成直线时的非经典引力效应而触发天气变化;还可能存在行星日心会聚对太阳活动的触发或调制作用再影响地球气候;以及行星近地效应等方面.至于"行星对应区"方法,则其统计关系是不显著的.还须看到,行星与气候关系仅是天文气象边缘领域研究的组成部分之一.     

大气行星尺度运动的动力特性

本文首先利用尺度分析方法分析了行星尺度运动的动力特性,指出第二种地转运动方程——Burger方程只能描述经向度很大的而不能描述经向度较小的行星尺度运动. 本文还利用一个包含涡旋粘性、Newton冷却的β平面近似准地转模式,计算了中纬度地形与热源强迫所产生的准定常行星波,并且与用Burger方程的计算结果相比较,表明了准地转模式适用于经向度不太大的行星尺度运动,而Burger方程则不能正确描述这类行星尺度运动.     

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、北半球热带相对应的气旋环流异常,但是赤道以南气旋的涡度大于赤道以北,且两类厄尔尼诺事件期间涡度中心的位置不同;到高层赤道中东太平洋呈现赤道对称的反气旋环流控制。2)低层热源的西侧出现西风异常,东侧为东风异常,西风异常的强度与范围明显大于东风异常,且东部型西风异常的强度大于中部型;而到高层,纬向风的风向和低层正好相反。3)低层东部型、中部型厄尔尼诺上升运动异常分别位于赤道中东太平洋和赤道中太平洋,下沉运动出现在热源东西两侧及赤道两侧5°N以北、5°S以南的热带地区;东部型到中层上升运动异常强度达到最大,而中部型到高层上升运动异常强度达到最大。4)低层东部型、中部型厄尔尼诺期间位势高度在中东太平洋为负异常,西太平洋为正异常;到高层,整个赤道中东太平洋地区均为位势高度正异常,并且在赤道两侧分别出现位势高度正异常中心,与反气旋环流涡度中心及下沉运动异常中心相对应。5)除西风异常范围大于东风异常,其他特征与赤道非对称热源GILL响应的理论计算模态基本一致。     

超强厄尔尼诺事件对中国东部春夏季极端降水频率的影响

利用中国国家气象信息中心提供的中国地面逐日降水0.5°×0.5°格点数据集,研究了超强厄尔尼诺事件衰减年春、夏季中国东部极端降水发生概率的变化,并通过诊断超强厄尔尼诺自身及其衍生模态各自的水汽输送和垂直运动特征,探讨了超强厄尔尼诺事件对中国东部极端降水的影响机制。结果表明,超强厄尔尼诺事件衰减年春季,整个中国东部尤其是江淮以北地区,极端降水事件发生概率显著增大。同年夏季,长江流域极端降水发生概率比常规年份高出近1倍,而在华南和华北地区则相对减小。诊断分析显示,春季超强厄尔尼诺自身及其与热带太平洋地区年循环相互作用衍生出的组合模态（C-mode）均对降水的环流背景影响显著,热带太平洋西北部低空存在强盛的反气旋性异常环流,导致大量水汽在中国东部汇聚并上升,有利于该地区极端降水事件的发生。夏季,厄尔尼诺事件已经消亡,但与C-mode影响相关联的西北太平洋异常反气旋环流仍然存在,长江流域维持极端降水事件发生的有利条件。此外,研究也显示,超强厄尔尼诺事件衰减年春、夏季中国东部对流层中上层持续有异常经向风活动,频繁的南北冷暖气流交汇可能导致强对流事件发生次数增多,这也为该区域极端降水的频发提供了支持。      

不同分型厄尔尼诺事件对新疆汛期降水的影响

基于近49 a新疆102个站点汛期降水资料,分析了东部型、中部型、混合型厄尔尼诺事件对新疆当年及次年汛期降水的影响。得出以下结论:东部型厄尔尼诺事件对新疆当年及次年汛期降水影响负距平占75%;中部型厄尔尼诺事件对新疆当年汛期的影响取决于Nino峰值大小,次年影响新疆汛期降水偏多率为100%;混合型厄尔尼诺事件对新疆当年及次年汛期降水影响偏多年份占75%。Nino峰值与相应年份汛期降水距平较为显著,且对新疆各地汛期降水影响不同。用t检验分析了三种类型厄尔尼诺对新疆汛期降水的响应关系,结果表明,新疆大部分地区汛期降水与厄尔尼诺关系显著,t检验0.01,其中东部型厄尔尼诺事件次年及混合型厄尔尼诺次年T0.001。     

甘肃中部强对流天气边界层要素合成分析

一、引言行星边界层中风场辐合和切变的特征及各种气象要素的日变化,对对流风暴的出现和严重程度具有重要作用。因此,研究行星边界层的问题已成为气象科学的一个重要课题。近年来,随着观测手段的不断改进和资料的进一步完善,国内外在研究行星边界层的理论方面,已经取得了显著的成果。如 W·Y·森等提出,在行星边界层内,两种不同性质空气的交绥区具有触发飑线的作用;周晓平指出,中尺度系统的发展,可能与行星边界层中运动的触发有关;陈乾指出,边     

ENSO事件与河南旱涝年型的关系

利用河南省1951～1998年旱涝灾害影响资料,划分了旱涝灾害年型,并分析了ENSO事件与河南旱涝年型的关系：在厄尔尼诺当年、次年及反厄尔尼诺年,干旱年成灾面积大于67万公顷的大旱年占旱年总数的61％,涝年成灾面积大于67万公顷的大涝年占涝年总数的65％;厄尔尼诺年旱年频率大于涝年频率,反厄尔尼诺年旱、涝年频率相当;弱、最弱及最强的厄尔尼诺开始年涝灾影响为主,中等及偏强厄尔尼诺开始年以旱灾为主;厄尔尼诺开始年与次年旱涝影响趋势相一致的频率达92％。     

厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与西北太平洋台风活动

用统计相关和典型年合成方法分析了厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与西北太平洋台风活动的关系，指出厄尔尼诺年台风活动减少，反厄尔尼诺年台风活动增加，而且台风活动与厄尔尼诺、反厄尔尼诺事件起始和终止时间、强度、台风生成区域有关。利用厄尔尼诺和反厄尔尼诺年台风活动频数的统计特征，及台风频数与海温等要素的时滞相关关系，为台风频数的预测提供了有益的信息。还应用奇异值分解方法，分析了高度场和海温场的相关关系。结果表明，厄尔尼诺年海气耦合作用将造成不利于台风发展的环流条件，因此台风偏少，反厄尔尼诺年则出现相反的情况。     

Combined effect of the QBO and ENSO on the MJO

本文研究了平流层准两年振荡与ENSO对MJO的协同作用。结果显示:在拉尼娜/准两年振荡东风位相,起源于印度洋到达西太平洋的MJO要比在厄尔尼诺年强。但是在拉尼娜/准两年振荡西风位相,这种关系不复存在。原因在于ENSO和准两年振荡对MJO事件的影响不同。厄尔尼诺年西太平洋地区正水汽平流有利于MJO加强,而准两年振荡西风位相下海洋性大陆地区较强的日循环会使得海洋性大陆屏障作用增强。在厄尔尼诺年,尽管MJO在准两年振荡西风位相下会受到抑制,但是在到达西太平洋是都能得到加强。在拉尼娜/准双周振荡的西风位相下,海洋性大陆较强日循环和西太平洋不利的背景条件都会抑制MJO。     

超强与普通厄尔尼诺海-气特征差异及对西太平洋副热带高压的不同影响

利用NCEP/NCAR再分析资料、GODAS海洋资料、哈得来中心海表温度（SST）以及中国国家气候中心（NCC）环流指数数据,依据美国气候预测中心的厄尔尼诺事件标准筛选出1980-2016年的超强与普通厄尔尼诺事件,对比了两类事件的不同生命阶段内海表及次表层温度特征的差异,并探讨了其对西太平洋副热带高压（西太副高）的不同影响。结果表明,对超强厄尔尼诺事件而言,海表温度正距平发展早且迅速,其大值中心偏东,纬向梯度强,但对普通厄尔尼诺事件而言,海表温度正距平中心偏西,纬向梯度小。厄尔尼诺事件的发展源于次表层海温距平（SOTA）随开尔文波东传并沿温跃层上升到达海表,其波动前部区域异常垂直海流对次表层海温距平的变化起重要作用;当海气激烈耦合时,可在温跃层激发出更强的海洋波动,使得次表层变暖更明显,激发出强的厄尔尼诺事件。海温异常强迫出的大气异常环流的强度与强迫源的强度关系密切。两类厄尔尼诺均能通过异常的沃克环流引起大气Gill型响应,使得西太副高偏强、西伸,且当超强厄尔尼诺发生时,异常沃克环流更强,海洋性大陆区域上空的异常强辐散导致Gill型响应而产生的反气旋更强,对西太副高的影响更甚。印度洋海表温度对厄尔尼诺的滞后变暖所带来的影响在上述亚太大气环流的持续异常中起重要作用。这些结果有利于加深对不同类型厄尔尼诺事件及影响西太副高机理的认识。      

ENSO事件对珠海市降水的影响

统计1960~2006年间的ENSO事件,将厄尔尼诺细分为早发型、晚发型及东部型、中部型。统计珠海市近47年的逐日降水资料,通过距平分析及显著性检验方法,研究ENSO影响期间珠海市降水的变化特征,降水异常与ENSO的关系,发现ENSO影响期间珠海市各时段降水出现了一定的异常,并且不同类型厄尔尼诺事件的影响存在差异,但并不是每种异常都与ENSO关系密切。结果表明:厄尔尼诺当年和次年及拉尼娜年珠海市年降水量明显偏多,早发型及东部型厄尔尼诺当年前汛期降水量明显偏多,早发型厄尔尼诺年当年汛期降水量显著偏多。但晚发型厄尔尼诺次年前汛期降水量却比常年明显偏少。     

2015/2016厄尔尼诺事件的衰减位相及其对应的西北太平洋环流异常

利用季节平均Had ISST海温、CMAP降水及NCEP风场数据,分析了2015/2016超级厄尔尼诺衰减期的特征及其对应的西北太平洋大气环流异常。结果表明:2015/2016厄尔尼诺事件除了成熟位相冬季强度大以外,还具有在随后春季衰减快,到夏季就消亡的特征。伴随着厄尔尼诺的迅速衰减,西北太平洋有较强的反气旋环流异常维持。厄尔尼诺衰减位相与西太反气旋异常存在相互作用。一方面,由于此次厄尔尼诺事件强度强,衰减期热带印度洋有显著的暖海温异常从冬季一直维持到夏季,有利于西太反气旋的增强和维持。另一方面,西太反气旋环流异常的维持及其南侧东风异常的发展使得中东太平洋正海温异常减弱,令厄尔尼诺事件快速衰退。此外,通过与1982/1983和1997/1998年比较发现,这三次超强厄尔尼诺事件虽强度相当,但衰减位相及与之相联系的西太反气旋异常都不尽相同。1982/1983事件衰减慢,维持时间长,对应的西太反气旋强度弱。而1997/1998事件衰减快,维持时间短,对应的西太反气旋强度在春季和夏季都强盛维持。2015/2016事件的衰减速度明显快于1982/1983事件,对应的西太反气旋也强于1982/1983事件,由于2015/2016事件增暖中心偏向于中东太平洋,而这里是厄尔尼诺衰减过程中负海温异常最先出现的区域,因此尽管2015/2016事件中西太反气旋异常的强度弱于1997/1998事件,但衰减速度及衰减位相维持时间与1997/1998相当。本文研究结果表明厄尔尼诺衰减与西太反气旋异常之间的关系较为复杂,需进一步研究。