用赤道东太平洋海温预报西太平洋热带气旋年际变化的探讨

根据实际应用中统计预报对相关系数的基本要求,利用相关分析探讨了用赤道东太平洋海温预测西太平洋热带气旋年际变化的可行性。同时,利用谱分析方法探讨了这种预报的有效性和局限性。主要结论是:用区域(5°N—5°S,90—150°W)的平均海温预测西太平洋热带气旋的年际变化,效果比使用赤道东太平洋海温好,用前者可预测西太平洋中区各类热带气旋的年际变化,用后者只能预测西太平洋全区及中区热带气旋总体的年际变化,对达到热带风暴或台风的热带气旋的年际变化则分别是勉强能或不能预测;用赤道东太平洋海温无法预测南海热带气旋的年际变化;用赤道东太平洋海温预测西太平洋热带气旋活动实际上只对年际变化中的ENSO(3—5年)周期及准二年周期有效。     

秋季西北太平洋热带气旋累积能量的年际变化及其预报

秋季是西北太平洋热带气旋平均强度最强的季节,热带气旋累积能量（accumulated cyclone energy, ACE）是热带气旋平均强度的表征指标,基于1979—2015年日本气象厅最佳路径热带气旋数据集,以及美国冰雪中心海冰数据和哈得来环流中心海温数据,利用回归分析和多元逐步回归等方法,对秋季西北太平洋ACE指数进行了分析和预报。研究表明：秋季西北太平洋ACE指数具有显著的年际变化特征,与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）有关,最大和最小值分别出现在1991年的厄尔尼诺年和1999年的拉尼娜年,在厄尔尼诺发展年的秋季ACE一般较强,而在拉尼娜衰减年的秋季热带气旋强度则较弱;ACE指数变化受来自北极海冰变化强迫中纬度异常波列的影响及其受到厄尔尼诺海温模态的调制;由于海冰在波弗特海的异常增多,强迫对流层高层夏季出现类似北半球环球遥相关型异常波列,波列正压下传,使得夏秋季西北太平洋副热带高压东退北移;副热带高压活动的变化和太平洋海温的异常分布影响了局地的环流,热带气旋生成源地弱的垂直风切变区域偏东和涡度显著增大有利于热带气旋在暖海洋上发展强盛。最后进行建模预报,预报效果为0.69。若单独使用海温或海冰作为唯一要素来预报,预报效果将大大降低。     

利用赤道东太平洋海温分布作夏季温度预报

对赤道东太平洋海温分布进行分类及与黑龙江省夏季温度的相关分析，发现海温正距平中心偏向东侧时，夏季温度易偏低；海温正距平中心偏向西侧时，夏季温度易偏高。     

超强厄尔尼诺事件海洋学特征分析与预测回顾

2015/2016年厄尔尼诺事件被认为是一次与1982/1983和1997/1998年相当的超强事件。基于多套再分析数据,比较了此次事件的海洋上层变量主要特征与历史上两次超强事件的异同,并利用热带太平洋混合层热收支方程对主要物理过程进行了定量分析。研究认为,2015/2016年事件前期为异常高海温东传特征,且前期形成了一次弱的中太平洋型暖事件;但后期表现为弱西传特征,在成熟位相转换成东太平洋型强厄尔尼诺。此次事件中伴随着多次西风爆发事件和开尔文波东传,但赤道开尔文波在盛期基本维持在中东太平洋而不继续东传,赤道外罗斯贝波西传特征亦不明显。相比之下,此次事件在发展-成熟期前后的赤道“热容量放电”过程更加明显些。此次事件异常暖中心位置偏西,其主要原因很可能与赤道东太平洋的强东风异常和冷海水上翻,以及纬向洋流异常和次表层温度异常分布偏西有关;东边界冷水入侵,削弱赤道东太平洋海温异常程度,可能是此次事件位置偏西的直接原因。在海洋上层热量收支中,此次事件中温跃层反馈是促进海温升高和位相转换的最关键过程,纬向平流反馈项亦发挥了重要作用,两种过程共同形成了超强的升温幅度和偏西的异常暖海温分布型。中国国家气候中心新一代ENSO预测系统（SEMAP2.0）每年两次的实际会商预测中给出了较为合理的预测,特别是考虑前期海洋变化预报因子信息的统计模型更好地预测出了海温异常的波动演变状况,成为多方法集合（MME）的重要成员。      

厄尔尼诺现象及其对我国气候的影响

厄尔尼诺是热带东太平洋海温异常增暖的现象,会造成全球性气候灾害,特别是热带太平洋周围地区。对我国的旱、涝、冷暖也有影响。1997—1998年的厄尔尼诺现象,很可能是本世纪最强的一次,已经出现了全球性的气候异常。     

热带海温异常影响夏季环流的机制研究

利用正压涡度方程模式对赤道东太平洋和赤道西太平洋暖池区海温异常影响夏季大气环流的机制进行了研究,结果表明:太平洋海温异常会对大气环流产生明显的影响,我国上空环流受其直接影响较小,大气对赤道东太平洋海温升高的响应比对西太平洋暖池海温降低响应明显.西太平洋暖池海温降低和赤道东太平洋海温升高都使极涡明显减弱,对中低纬度大气高度场的影响相反.赤道东太平洋海温升高,中低纬度地区槽脊活动表现不明显,而西太平洋暖池海温降低,会使大气高度场产生明显的槽脊扰动.西太平洋暖池海温降低和赤道东太平洋海温升高,会使涡度场、经向风形成沿驻波波列传播的扰动场.西太平洋暖池海温降低和赤道东太平洋海温升高同时发生时,经向风场使北半球所有的地方都产生了扰动(两条波列路径仍然清楚),沿纬圈和经向都呈有规律的正负相间的分布,扰动表现为驻波特征.     

赤道东太平洋海温异常对夏季东亚大气环流的影响

采用统计诊断和数值试验方法讨论了赤道东太平洋海温异常对东亚夏季大气环流异常的影响，研究表明赤道东太平洋海温的持续异常，引起南海－菲律宾附近地区对流异常的持续，从而导致东亚大气环流的持续异常；同时指出春季赤道东太平洋海温异常和夏季海温异常对夏季东亚大气环流的影响并非是线性叠加，海温持续性异常对东亚夏季气环流的影响在季节时间尺度上存在非线性相互作用。     

冬季北太平洋风暴轴的年际变化及其与500hPa高度以及热带和北太平洋海温的联系

文中研究了冬季北太平洋风暴轴的年际异常及其与500hPa高度以及热带和北太平洋海温的联系。结果发现,各年冬季北太平洋风暴轴的中心强度和位置具有显著的年际差异。对15个冬季北太平洋风暴轴区域500hPa天气尺度滤波位势高度方差与热带和北太平洋海温的SVD分析表明,第一对空间典型分布反映了赤道中、东太平洋区域海温异常对风暴轴年际变化的影响,而第二对空间典型分布反映了黑潮区域海温异常对风暴轴年际变化的影响。进一步的合成分析显示,赤道中、东太平洋区域海温异常主要影响冬季北太平洋风暴轴的东西摆动和中、东端的强度变化,而黑潮区域海温异常则主要影响冬季北太平洋风暴轴中、西端的强度变化和南北位移。并且这种影响分别与500hPa高度场上的PNA遥相关型和WP遥相关型有密切联系。     

西太平洋暖池次表层海温一场与ENSO关系的CGCM模拟结果

全球大气与热带太平洋相耦合的数值模式（ＣＧＣＭ） 很好地模拟了ＥＮＳＯ （ 厄尔尼诺和拉尼娜） 型海表水温（ＳＳＴ） 异常, 进一步分析多年的模式积分结果, 清楚地表明赤道中东太平洋ＳＳＴ 异常与西太平洋暖池次表层（ 深１００ ～２００ ｍ） 的海温异常有密切的关系。在Ｅｌ Ｎｉｎｏ 事件发生之前的半年到一年左右, 西太平洋暖池次表层海温有明显正异常,并向东传播; 而在Ｌａ Ｎｉｎａ 发生之前的半年到一年左右, 暖池次表层海温有明显负异常, 并向东传播。因此, 西太平洋暖池次表层海温异常及其东传对Ｅｌ Ｎｉｎｏ （Ｌａ Ｎｉｎａ） 的发生有极重要作用。     

春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义 ,在此基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系 ,并进一步分析了春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明 ,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季 ,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西 ;偏冷年副高偏北、偏弱、偏东 ,冷年 6月副高北跳较暖年显著 ,进入秋季后南撤更为迅速     

春季赤道东太平洋海温异常对西太产副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义,在些基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系,并进一步分析了春季赤东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西;偏冷年副高偏北、偏北、偏东,冷年６月副高北跳较暖年显著,进入秋季后南撤更为迅速。     

湖南春季低温冷害预报系统的建立和应用

本文针对湖南春季低温冷害具有多发性的事实，为提高短期气候预测准确率，在分析其影响成因的基础上．从大气环流变化、前期秋冬季天气气候特征、太阳黑子变化特征等方面选取预报因子，进行优化组合，建立了预报因子库和预报规则库。统计分析了赤道东太平洋海温异常、冬季青藏高原积雪异常对春季低温冷害的影响。预报系统用数据库软件Access2000编制。经过对近40 a的历史回报及2001～2003年的试报，结果表明使用效果较好。     

5月华南降雨前期海温信号特征分析

利用国家气象信息中心提供的1983—2013年31 a月平均全国降雨数据、美国国家环境预报中心/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)大气再分析资料及美国国家海洋大气管理局(NOAA)的海表面温度资料,分析了华南前汛期(5月)降雨的前期海温信号。结果表明,华南5月份降雨在印度洋和太平洋的早期海温信号于1998年前后有显著的年代际变化。1998年之前,前期海温信号主要是和处于发展位相的厄尔尼诺有关的热带东太平洋和北印度洋的海温异常,它主要通过大气桥作用激发的菲律宾反气旋影响华南5月降雨异常。1998年之后,前期海温信号主要是和中高纬北太平洋的马蹄形海温异常有关,它可以通过影响中纬度瞬变活动调制副热带急流的强度和位置,引起华南降水异常。利用2014年4月的海温信号对5月华南降水的预报结果及5月的大气环流,验证了这种海温信号的存在及其引起华南5月降雨异常的机理,并运用美国国家环境预报中心气候预报系统(CFSv2)的模式预报数据,证实了这两类前期海温信号的存在。本研究表明,这两类前期海温信号能为5月份华南降雨未来的业务预报提供一定参考。     

长江中下游旱涝的环流型与赤道东太平洋海温遥相关波列特征

根据长江中下游地区夏季旱涝年前期冬、春季北太平洋海温分布特征进行分析研究 ,提出了影响区域性旱涝的海温“强信号”概念 ;探讨了北半球大气环流结构对赤道东太平洋海温异常响应问题 ,并研究了东太平洋海温与北半球夏、春季高度偏差场季尺度相关偏差场波列结构相关特征。研究结果表明 ,赤道东太平洋海温异常可能通过低纬walker环流引起赤道西太平洋区域性大气异常运动 ,从而产生遥响应环流型 ,形成类似PNA遥相关“大圆波列”。此类遥响应特征在西太平洋区域表现出与副热带高压、西风槽、阻塞高压等相关的系统的准定常经向波列。研究结果还表明此类经向波列结构描述了中高纬地区系统对低纬异常海温遥响应的动力学特征。应用 1997～ 1998年冬季实际海温资料 ,并在赤道中东太平洋地区引入实际海温异常的敏感性试验 ,较成功地模拟了 1998年夏季长江流域洪涝的降水分布特征。文中从统计、动力分析和数值模拟综合分析方法揭示出由前期东太平洋海温异常引起的大气环流变异 ,构成中国长江流域旱涝的物理图像及其动力学模型。     

与广东持续性干旱事件有关的两类海温异常型

利用1961\_2005年广东省86个常规地面观测站降水资料、 ERSST全球月平均海温资料以及NCEP/NCAR 大气多要素再分析资料, 分析了广东跨季节持续性干旱事件(下称广东干旱)与海温外强迫之间的关系及其物理过程。结果表明, 与广东干旱相关的海温异常有赤道东太平洋海温负异常型（即La Nia型）、 赤道中太平洋海温正异常型两种类型。约在1975年之前, 广东干旱基本上属于La Nia型; 在1975年之后, 除了La Nia型外, 赤道中太平洋海温正异常型干旱出现概率明显增加。可见, 在全球气候变暖的背景下, 广东干旱成因更复杂。近几年来广东干旱频繁发生, 与赤道中太平洋海温正异常型出现概率增加有关。La Nia型、 赤道中太平洋海温正异常型与广东干旱之间都存在物理上的联系, 不同的海温异常型对广东干旱影响的物理过程有所不同, 即使同一种海温异常型对不同季节的影响过程也有所不同, 然而所有物理过程最终都是通过改变和削弱降水所需的动力条件或水汽条件, 从而造成局地干旱的发生。     

2015/2016年超强El Nio局地海气特征及其特殊性

利用NOAA海表温度和NCEP/NCAR大气环流等全球再分析资料,讨论了2015/2016年超强El Nio事件局地海气过程的演变特征,并与1982/1983和1997/1998年两次强El Nio事件做了对比分析。结果表明,2015/2016年El Nio在峰值强度、持续时间、累计海温距平等指标上都略强于前两次El Nio,可视为有完整气象观测纪录以来的最强事件;与前两次事件相比,2015/2016年El Nio海温异常中心位置明显偏西,热带东太平洋海温相对较冷而中太平洋更暖,由于热带对流对海温的非线性响应,赤道东太平洋降水相对较弱,中太平洋则显著偏多,这在El Nio当年12月至次年4月尤为明显;此外,在前两次El Nio的成熟期至衰减期,中太平洋大气响应都存在明显的南移特征,西风异常和对流中心都从赤道南移到了5°S以南。而2015/2016年中太平洋大气响应一直位于赤道附近,南移特征相对较弱,ENSO和年循环相互作用的组合模态相比前两次较弱,西北太平洋反气旋的强度也弱于前两次。这主要是由于2015年冬季至2016年春季,热带太平洋暖海温异常位置偏西,中太平洋海温异常明显强于前两次,叠加气候平均态海温之后,赤道南北两侧海温都高于对流阈值,对流旺盛,这大大削弱了大气响应的经向移动和ENSO组合模态的强度。     

用北太平洋海温场资料制作月降水量预报

使用东营市1963-1996年逐月降水量资料和1962-1996年北太平洋海温资料，采取滚动式相关分析方法，建立了备选因子集。另外，应用逐步回归、最优子集回归、人工神经元网络、多因子EOF迭代等四种统计方法，分析了东营市月降水量与北太平洋海温场的关系。结果表明：东营市月降水量与北太平洋海温场存在显著相关；采用四种统计方法制作东营市月降水量预报，其预报效果均较好。     

太平洋海温变化对我国降水可预报性影响的分析

通过讨论我国160个测站的月降水与太平洋海温的关系，研究了太平洋海温对我国月降水可预报性影响的时空分布特征，探讨了利用太平洋海表面温度作我国月降水中长期预报的可行性和局限性。结果表明，海温对月降水的影响存在明显的时空分布特征：从时间上看，利用海温作降水预报在4月和11月全国平均效果较好；从空间上看，海温对降水的影响存在遥相关关系，其贡献在西北地区大于东部地区。     

南疆夏季异常高温的气候背景分析

利用1951-2005年若羌、且末及和田3个代表站55 a气温和北半球500 hPa高度及北太平洋海温资料,分析了南疆地区夏季高温年的气候变化,并对其形成进行海温场背景分析。发现南疆地区夏季高温的形成与北半球大气环流和北太平洋海温异常变化相联系。前期10月和2月相关的北半球副高特征指数对南疆地区夏季温度有很好的指示性;南疆地区夏季高温年发生的前期1月份开始,即在北太平洋建立西南海区高东北海区低的海温距平分布型,这种分布型持续到5月份结束。但这2个海区前期海温的异常变化不同,表现为:1-2月份西南海区海温变化幅度小,东北海区海温变化幅度大。3-5月份则西南海区海温变化幅度大,东北海区海温变化幅度小。     

热带太平洋-印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响

从综合考虑热带太平洋和印度洋海温异常特征出发,研究了热带太平洋-印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响.当热带太平洋-印度洋海温异常综合模为正位相(西印度洋和东太平洋海温距平为正,东印度洋-西太平洋海温距平为负),南亚高压偏弱,位置偏东偏南;当热带太平洋-印度洋海温异常综合模为负位相(西印度洋和东太平洋海温距平为负,东印度洋-西太平洋海温距平为正),南亚高压偏强,位置偏西偏北.热带太平洋-印度洋海温异常综合模影响南亚高压主要通过三种机制:一是通过影响亚洲季风从而影响了降水潜热形成的大气加热场分布,在正(负)位相年,青藏高原大气热源为负(正)异常,因此青藏高原上空空气上升减弱(加强),南亚高压偏弱(偏强);南海季风和热带辐合带加强(减弱),菲律宾附近的大气热源加强(减弱),有利于上空青藏高原东南侧反气旋(气旋)式的距平环流,因此南亚高压偏东偏南(偏西偏北).二是热带太平洋-印度洋海温的纬向热力对比引起赤道纬向垂直(Walker)环流异常,必将引起高空纬向风异常,在正(负)位相年,南亚高压南部的印度洋高空会出现西(东)风异常,导致南亚高压偏弱(偏强).三是综合模的正(负)异常加强(减小)西印度洋经度范围的区域Hadley环流,其北侧伊朗高原上的异常下沉(上升)支,造成南亚高压偏弱(偏强),位置偏东偏南(偏西偏北).