Ni(n)o海区冷暖事件的小波功率谱分析

根据NOAA/CPC发布的1950.1～2003.12期间Ni(n)o海区的SSTA资料,采用小波变换方法分析了SST变化的多时间尺度结构及其强度变化.结果表明,Nino各海区的SSTA序列表现出多层次相互嵌套的时频结构,经检验存在着2～7 a、8～20 a和30 a以上尺度的变化周期;10 a以上和1 a以下时间尺度的周期信号能量较弱,显著性变化周期的能量主要集中在2～7 a的周期振荡上;同一事件在不同海区的频率结构也不完全相同,冷暖事件的振荡能量和显著性水平从东向西有低频增大而高频减弱的变化趋势,时域中1970年以后尤为明显.     

Nino海区SSTA的时频结构特征

根据1950～2003年Nino海区SSTA资料，采用小波变换方法分析了SST变化的多尺度结构及其强度变化。结果表明，Nino海区的SSTA序列表现为多层次相互嵌套的时频结构，存在着2～7a、8～20a和30a以上时间尺度的变化，经检验显著变化周期为2～7a，10a以上和1a以下的周期信号较弱。冷暖事件的能量主要集中在2～7a的尺度上，以准4a尺度的周期振荡最为显著。同一事件在不同海区的频率结构也不相同，1970年以后各尺度上冷暖事件的强度明显增大，有向低频发展的趋势。     

Nio海区冷暖事件的小波功率谱分析

根据NOAA/CPC发布的1950.1~2003.12期间Ni?o海区的SSTA资料,采用小波变换方法分析了SST变化的多时间尺度结构及其强度变化。结果表明,Ni?o各海区的SSTA序列表现出多层次相互嵌套的时频结构,经检验存在着2~7a、8~20a和30a以上尺度的变化周期;10a以上和1a以下时间尺度的周期信号能量较弱,显著性变化周期的能量主要集中在2~7a的周期振荡上;同一事件在不同海区的频率结构也不完全相同,冷暖事件的振荡能量和显著性水平从东向西有低频增大而高频减弱的变化趋势,时域中1970年以后尤为明显。     

HHT新技术及其对ENSO的诊断

年际及年代际时间变率是当代气候研究的重要问题之一。通过对近百年Nino3区月平均海面温度（SST）资料做HHT多时间尺度分析，结果表明：SST的变化包含了7个不同时间尺度的准周期振荡和一个世纪尺度的气候态，SST的主周期发生了一次显著的变化：1891-1943年主周期是准2a，1944-2002年的主周期是3～4a；分析不同模态对ENSO事件的作用表明：3～4a和6～8a分量决定了ENSO事件发生，具有相位锁定的作用，而其余尺度上的分量起着振幅和持续时间的调制作用；近百年来，冷、暖气候态变化对ENSO的冷、暖事件的影响并不显著；一些研究认为的1977年以来的“暖态有利于ENSO暖事件发生”的主要原因是：准18～20a、40a和平均气候态三个时间尺度振荡的共同作用在1977-2002年期间呈强暖相位的缘故。自20世纪90年代末期，这三个尺度的共同作用在暖相位的振幅显著的减弱，对ENSO暖事件的影响可能会减小，这在ENSO的预报中应该引起注意。     

河南省气温变化与北极涛动指数的关系研究

利用连续小波变换和交叉小波变换方法,分析了北极涛动指数和河南省近50多年来月平均气温距平序列的时频变化特征以及两者之间的关系。结果表明:河南省气温和北极涛动都存在着不同时间尺度的周期性变化,且各周期分量的强度不同。北极涛动指数具有2-4 a、8 a左右年际尺度和12-25 a、35 a以上年代际尺度的周期振荡;河南气温存在准2 a、4 a、6-8 a、10-20 a、28 a和35 a以上时间尺度的周期性变化。AO振荡过程影响河南省气温变化的时频结构,且主要表现在年代际时间尺度上。     

北半球中纬度地区大气臭氧的年际和年代际变化研究

利用(40°N～60°N, 20°W～150°E) 范围内1963～1992年的臭氧格点数据资料，应用Morlet小波变换方法对臭氧演变进行了分析。结果表明:（1）臭氧存在明显的年际和年代际变化，其年际变化的特征时间尺度为2年和5年，年代际变化的特征时间尺度为12年；（2）臭氧准4年周期振荡最明显的地区出现在西欧，而准11年周期振荡最明显的地区则在东亚，其中12年时间尺度的周期振荡最强。     

景德镇市近50a降水的小波变化特征分析(摘要)

利用了Morlet连续小波变换分析了景德镇市1953～2002年共50a年降水的多时间尺度变化特征,并利用Yamamoto检验法对突变点进行了真假性检验.结果显示,景德镇市年降水变化包含了多个不同时间尺度的周期变化和演变特征.年降水包含了17a、5a、7a、9a和4a的周期振荡;涝年或旱年主要取决于年际尺度(7a及7a以下)的周期变化;目前及今后2～3a景德镇市的年降水呈偏少的趋势;小波变换系数的零点不一定就是突变点,景德镇市年降水小波变化17a时间尺度的突变点发生在1958年和1992年.     

热带海表温度及北大西洋涛动与ENSO事件的相关分析

采用交叉小波变换方法分析了热带SST、NAO与ENSO事件之间的多时间尺度相关特征。结果表明,热带SST与ENSO事件在2～7年和30年以上尺度的周期振荡上存在着显著的同位相正相关,其中以4年尺度周期的方差贡献最大,时域中热带SST冷暖变化的时间与ENSO冷暖交替的时间一一对应;北大西洋SST与ENSO事件在4年和15年尺度周期振荡上表现为方差贡献较大的正相关;NAO与ENSO事件相关较弱,在2～7年和10～24年尺度上表现为负相关,而25年以上尺度为正相关,时域中NAO强弱变化与ENSO冷暖交替的对应关系并不完全一致。     

华北地区降水的准周期信号及其阶段性变化特征

应用奇异谱（SSA）方法分析了华北地区降水的准周期信号及其阶段性变化特征，结果表明，华北地区月降水序列的年际振荡信号较强，占总方差的44．7％，显著振荡周期分别有17个月（准1～2a）、30个月（准2～3a）、60个月（准5a）和11个月（准1a），不同分区降水的准周期振荡信号各有差异。各种准周期振荡随时间的长期演变亦很明显且各不相同。奇异交叉谱（SCSA）诊断表明，华北地区降水的年际振荡与Nino区海温的准周期信号存在着显著的耦合关系，且这种耦合关系随时间是变化的，表现出耦合振荡强度的阶段性变化和耦合位相随时间的改变。各分区降水与不同Nino区海温的显著耦合周期信号及其随时间的长期演变各具特色，体现了华北地区降水对Nino区海温异常响应的复杂性。     

陕北地区近47年降水小波变换分析

利用陕北地区12个站1959--2005年逐月降水资料和小波变换方法,对陕北近47a降水的季节变化和年际变化时间序列进行小波分析,并对未来降水变化趋势估计。主要结论;（1）陕北地区各个季节和年降水都存在多时间尺度特征,21a左右时间尺度的周期振荡明显,且具有全域性;春、夏、秋和全年降水分别在1．5a、2a、21a和16a左右的时间尺度周期振荡也比较明显。（2）春季降水变化的显著时间尺度为1．5a和8a;夏季降水在2a的时间尺度上具有第一主周期;秋季和全年降水分别在21a和16a的时间尺度上具有第一主周期。（3）根据小波分析结果,估计夏季降水近期会逐渐增多,其它季节和年降水量的总体趋势偏少。     

冬季黑潮延伸体海温异常结构及其与热带太平洋海温变化关系分析

基于NASA遥感系统提供的2003~2015年全球高分辨率海表温度资料,应用经验正交函数分析、时滞相关分析等方法,对北太平洋冬季黑潮延伸体区海温异常特征及其与热带海表温度的可能关系进行了初步分析。研究发现,冬季延伸体区的海温异常主要表现为两类结构特征,其一为上游区域发展型,包括海盆尺度一致性变化的季节模态和纬向反位相的收缩型结构;其二为纬向延展型,包括分叉东扩结构和通道东扩结构,且该两结构型在2010年前反位相,使得2006年前暖异常东扩路径基本控制在36°N以南,其后至2010年期间,暖异常东扩路径偏北,而2010年后结构型转为同位相,暖异常东扩路径偏北。分叉东扩结构表现为与热带海温变化紧密相关,进一步的时滞相关分析与合成分析表明,热带太平洋不同地区对中纬度海温分叉东扩的影响存在差异,Ni?o3区海温异常超前延伸体区分叉东扩模态约1~2个月,而Ni?o3.4区及Ni?o4区则与延伸体区海温分叉东扩保持前后各约3个月的宽谱同期负相关,或可表明El Ni?o的东部型和中部型对中纬度延伸体暖流分叉东扩存在超前和同期相关影响,且中部型影响更显著。     

影响我国热带气旋活动的气候特征及其与太平洋海温的关系

利用1956~2000年的热带气旋(简称TC,下同)资料对影响我国TC活动的气候特征进行了初步的统计分析,结果发现影响我国的TC活动具有明显的阶段性特征,1960年代影响我国的TC数明显偏少,而后进入偏多期,1990年代又相对偏少。影响我国的TC强度多集中于980~999 hPa,华东的闽、浙一带TC登陆比华南晚,但强度较大。在此基础上通过对影响我国的TC年个数与太平洋海温场进行相关分析,发现两个相关较密切的区域: 西太平洋暖池(120~150 E, 10~20 N)正相关区、赤道中东太平洋(180 ~90 W, 10 S~5 N)负相关区,这两个相关区具有较好的持续性。进一步分析影响我国的TC在El Ni駉年与La Ni馻年的气候特征发现,El Ni駉年影响我国的TC数较少,但强度较大,La Ni馻年则相反,影响我国TC多年和少年对应的太平洋海温距平分布形势分别与La Nia年和El Nio年的海温距平分布形势类似。     

中东太平洋ITCZ对两类厄尔尼诺SST异常的敏感性试验

利用MPAS-A(The Model for Prediction Across Scales-Atmosphere)模式设计了中东太平洋热带辐合带CEP-ITCZ(Intertropical Convergence Zone over Central and Eastern Pacific)对两类厄尔尼诺SST(Sea Surface Temperature)异常的敏感性试验,通过试验结果与两类厄尔尼诺年实际大气异常的对比,初步解释了CEP-ITCZ在两类厄尔尼诺年产生不同异常的可能原因。通过CP-EL试验发现,热带太平洋SST异常的第一模态会使中东太平洋低层风场辐合增强,但对辐合带的位置影响不大,与中部型厄尔尼诺对CEP-ITCZ的影响基本一致。通过EP-EL试验发现,热带太平洋SST异常的第二模态会使中东太平洋低层风场产生较大异常,辐合带中心向南移动,辐合带明显减弱增宽,与东部型厄尔尼诺对CEP-ITCZ的影响基本一致。     

Impacts of different types of El Niño and La Niña on northern tropical Atlantic sea surface temperature

The present study investigates the dependence of the northern tropical Atlantic (NTA) sea surface temperature (SST) response to El Niño and La Niña events on the decay time and amplitude of tropical Pacific SST anomalies. It is found that the NTA SST response to La Niña events displays a notable difference between late and early decaying events, similar to that in response to El Niño events, but with a weaker signal. Latent heat flux is a dominant term in the NTA SST change in preceding winter-early spring in both El Niño and La Niña events and in the difference of the NTA SST anomaly between late and early decaying El Niño and La Niña events. The zonal and meridional advections have an opposite effect on the NTA SST warming in late decaying El Niño events. Although the warming in the NTA region is similar in late decaying moderate and strong El Niño events, the distribution of the SST anomalies in the mid-latitude North Atlantic Ocean shows a notable difference between the two types of late decaying El Niño events. The SST anomalies also display difference in the early decaying weak and moderate El Niño events. Surface heat flux differences are largely attributed to wind differences.     

TYPHOON ACTIVITY IN NORTHWEST PACIFIC IN RELATION WITH EL NINO AND LA NINA EVENTS

Statistic and typical-year composition methods are used to study the northwest Pacific typhoon activities in relation with the EI Niño and La Niña events. The result indicates that the typhoon tends to be inactive in the EI Niño years and active in the La Niña years and it is also dependent on the onset and ending time and intensity of the events and areas of genesis of typhoons. With statistic features of the frequency of typhoon activity in the EI Niño and La Niña years and the time-lag correlation between the frequency and sea surface temperature(SST), useful information is provided for the prediction of typhoon occurrence. In addition, the singular values disassemble(SVD)method is applied to study the correlation between the geopotential field and SST field. The result shows that the air-sea coupling in the EI Niño years is unfavorable for the typhoon to develop. Which take place with a smaller number. Opposite situations are found with the La Niña years.     

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。     

THE FREQUENCY CHARACTERISTICS OF WARM AND COLD EPISODES IN THE NI(N)O REGIONS

On the basis of NOAA/CPC data of sea surface temperature anomaly in the Nino regions during Jan. 1950 - Dec. 2003, the wavelet power spectrum of SST were studied with significance and confidence testing at different scales in this paper. It shows that the SST are provided with multi-time scales structure nested one another, and vary on scales of 2 - 7 years, 8 - 20 years and ＞30 years. The most significant variation of the warm and cold episodes is in the 4-year band of period. The power, frequency structure and confidence of the same episode are different in different Nino regions. The intensity of oscillations is increasing at low frequency bands and decreasing at high frequency bands from east to west in the Nino regions, especially after 1970.     

ENSO发展和衰亡阶段中非线性项的作用

利用哈得来中心海表温度（HadISST）和美国马里兰大学海洋同化（Simple Ocean Data Assimilation,SODA 2.2.4）数据集,分析了1979-2015年赤道太平洋地区海表温度异常的偏度特征;并通过诊断混合层热量收支平衡方程着重探讨了非线性项在不同类型ENSO发展衰亡过程中起的不同作用。研究结果表明,中部型厄尔尼诺和拉尼娜事件的偏度很弱,且符号相反、强度相当,而东部型厄尔尼诺的偏度为很强的正值,即ENSO的强度非对称性主要来自东部型厄尔尼诺的贡献,中部型厄尔尼诺和拉尼娜的海表温度异常呈现准对称特征。在ENSO事件的发展阶段,非线性项对东部型厄尔尼诺和拉尼娜均有很强的正贡献,而对中部型厄尔尼诺的正贡献相对较弱,这会促进东部型厄尔尼诺强度的增强而抑制拉尼娜振幅的发展,从而有利于ENSO强度非对称性的产生;在ENSO事件的衰亡阶段,非线性项对拉尼娜维持正贡献但强度大为减弱,对东部型厄尔尼诺和中部型厄尔尼诺的衰减则分别起促进和抑制作用,这可能是东部型厄尔尼诺衰减速度较快而中部型厄尔尼诺衰减速度较慢的重要原因之一。      

冬季赤道太平洋不同类型海温异常表征指数的再构建

利用1963—2013年Hadley中心月平均海表温度资料,以及NCEP/NCAR再分析资料,根据两类厄尔尼诺事件发生时北半球冬季赤道太平洋地区海温异常的不同空间分布特征,即赤道中太平洋CP型和东太平洋EP型海温异常空间分布,从寻找与之相似的空间型角度出发,设计了一组新的海温异常指数I_(CP)和I_(EP)。与以往ENSO指数相比,新指数组I_(CP)和I_(EP)不仅表示了空间上相互独立的海温异常分布,而且在相同的研究时段内,因时间域上相互独立而能更好地表征和区分两类El Ni?o/La Ni?a事件。据此,采用该新指数组探讨了与中部型和东部型海温异常事件相关的热带太平洋的主要海气耦合特征。结果表明,与传统的东部型El Ni?o事件发生时最大暖海温中心位于赤道东太平洋地区不同,中部型El Ni?o事件,异常增暖中心位于赤道中太平洋。中部型时异常Walker环流的上升支向西偏移,异常降水集中于热带中太平洋,不似东部型时异常限定于赤道东太平洋地区。不论哪类事件,海洋性大陆均可受到影响,即CP或EP型El Ni?o发生时,海洋性大陆区域降水偏少。但比较而言,中部型ENSO对海洋性大陆区域的影响更大。     

ENSO对印度洋偶极子非对称性的影响及机制研究北大核心

利用海表温度再分析资料、NCEP/NCAR大气环流再分析资料以及MPI-ESM1-2-LR气候模式PI-Control试验输出数据等,通过对不同强度的厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)事件所对应的印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole, IOD)事件的分析,探讨了ENSO对IOD偏度的调制作用。结果表明,伴随着赤道中东太平洋明显的正海温偏度,秋季印度洋海表温度存在西正东负的偏度。IOD与ENSO之间呈现出较强的非线性关系,且大部分强的正IOD事件对应着强El Nino事件。强El Nino位相下,IOD事件相关的海温与风场表现出很强的响应,强于La Nina事件产生的响应,表现为强的非对称性;相比较而言,弱El Nino事件与La Nina事件下引起的印度洋海温和风场的强度相当,并没有显著的非对称性。因此,ENSO可通过激发非对称的大气遥相关对IOD强度非对称性产生调制作用,印度洋海表温度偏度很大程度上是由强El Nino事件导致的强正IOD事件所贡献。