ENSO事件与北半球中高纬低频振荡

采用诊断方法研究了E1 Nino和La Nina事件与北半球中高纬大气低频振荡。用1950—2003年北半球中高纬逐日500hPa高度场资料进行功率谱分析得出：（1）ENSO事件对中高纬大气低频振荡有调频作用，即夏季低频振荡较弱，冬季低频振荡较强。（2）E1 Nino（La Nina）事件有使低频振荡周期缩短（延长）的趋势。（3）ENSO事件对中高纬大气低频振荡的调频作用比中低纬明显。     

ENSO事件对中高纬大气低频振荡的调频作用

采用诊断方法研究了El Nino和La Nina事件对中高纬大气低频振荡的调频作用。应用1950—1996年北半球中高纬逐日500 hPa高度场资料进行功率谱分析得出：夏季低频振荡较弱,冬季低频振荡较强;El Nino事件有使低频振荡周期缩短的趋势,La Nina事件有使低频振荡周期延长的趋势。     

北半球夏季大气低频振荡演变特征及其与华北夏季降水的关系

本文采用1981～2010年夏季5～10月逐日的（10°S～50°N,40°E～160°E）范围内向外长波辐射OLR（Outgoing Longwave Radiation）资料和850 hPa层纬向风速资料（简称U850）作经验EOF（Empirical Orthogonal Function）分解,重新计算北半球夏季大气低频振荡BSISO（Boreal Summer Intraseasonal Oscillation）指数,并分析了其演变特征及其对华北夏季降水的影响规律。结果表明:（1）在北半球夏季印度洋—西北太平洋地区存在两种明显的低频信号,一种是BSISO1,空间分布呈西北—东南倾斜状,从热带印度洋向东北方向传播,振荡周期约为45 d;另一种是BSISO2,空间分布呈西南—东北倾斜状,从西北太平洋向西北方向传播,振荡周期约为20 d。（2）BSISO主要是通过影响大气环流和水汽输送来影响华北夏季降水过程。在500 hPa层,BSISO信号会造成华北地区东部副热带高压位置南北移动和强度发生变化来影响华北夏季降水;在850 hPa层,BSISO信号会通过伴随的气旋性或反气旋性异常环流影响向华北的水汽输送来影响华北夏季降水。（3）虽然热带大气季节内振荡MJO（Madden-Julian Oscillation）信号在全年都存在,但其变化在冬半年尤其冬季振幅最大,在夏季最小。BSISO信号变化在夏半年尤其夏季振幅最大。因此,利用热带大气低频信号开展延伸期降水过程预测,冬半年可以重点考虑MJO的影响,夏半年重点考虑BSISO的影响。     

OLR资料所揭示的热带地区低频振荡的变化特征

本文使用1979年1月至1984年12月射出长波辐射(OLR)资料,对热带地区低频振荡的一些特性进行了研究,认为正常年份30—60天振荡的合成功率谱最强,El Nino年最弱。低频波活动冬夏差异较大,其年际变化大值区冬季在赤道地区,夏季位置偏北,位于印度洋和西太平洋。就六年平均而言,低频波在西太平洋及印度洋地区有明显的经向传播,赤道地区低频波的纬向传播主要集中在北半球夏季。此外,30—60天OLR滤波场的强弱与印度季风的爆发和减弱有较好的对应关系。      

北半球冬半年平流层大气低频振荡特征的研究

利用NCEP/NCAR(1970～1999年)位势高度场和风场再分析资料,通过小波分析的方法,研究并揭示了北半球冬半年平流层大气低频振荡的周期,然后通过滤波等方法,揭示了冬半年平流层大气低频振荡的空间结构、传播规律、地域分布特征及北半球低频遥相关的一些分布特征,并且与对流层大气低频振荡作比较.作者对北半球平流层大气低频振荡进行的系统分析研究结果表明:在北半球冬半年平流层,大气低频振荡十分显著,其振荡周期以60天最为显著,在垂直方向上表现出正压结构特征,在水平方向上表现为一致西传,并且以北极涛动(the arctic oscillation)占据主导地位.北半球冬半年平流层大气低频振荡主要活动区域为北极地区,并且在45°N附近还存在3个活动中心,即欧亚大陆、北太平洋和北大西洋中心.     

系统辨识(6):多新息辨识理论与方法

基于NCEP／NCAR提供的1958-2008年逐日再分析资料,对2007／2008年冬季我国雨雪冰冻灾害期间副高指数特征与E1Nino／LaNina年平均冬半年副高指数特征以及50a平均冬半年副高指数特征进行对比分析。采用交叉小波和小波相干分析方法,进一步分析了它们之间的相关性和异同性以及对大气环流的影响,揭示了2007／2008年我国南方雨雪冰冻灾害期间副热带高压活动与环流变异特性的一些基本特征,如LaNina事件冬季（尤其是中等强度LaNina事件年份的冬季）,副高通常比一般年份副高的平均位置偏北。     

利用HALOE资料分析中层大气中水汽和甲烷的分布特征

利用1991年12月至2004年5月的HALOE资料，分析了中层大气中微量气体水汽和甲烷的垂直和水平分布特征。垂直分布特征是:水汽混合比在对流层顶和平流层底达到极小值（此极小值区被称为湿层顶），平流层里水汽混合比随高度增加，在平流层上层和中间层低层混合比出现明显的扰动，在中间层顶再次达到极小值，向上混合比又随高度增加。甲烷混合比从100 hPa附近向上混合比一直减少。经向分布特征主要表现为:平流层中下层水汽混合比低值区在热带地区上拱，水汽混合比自低纬向高纬递增；而该气层甲烷混合比则是高值区在热带地区上拱，甲烷混合比自低纬向高纬递减。在低平流层副热带20°S～30°S（20°N～30°N）附近二者混合比水平梯度相对偏大。平流层中上层二者等值线在北半球夏季变成双峰形势，北半球冬季仍是单峰形势。中间层二者都主要表现为冬、夏季分布形势相反。在北半球夏季30°N，平流层中下层水汽和甲烷混合比纬向梯度很小，对流层上层以及中间层二者混合比纬向梯度明显。     

北半球大气遥相关型冬夏差异及其与温度场关系的探讨

利用55年的NCEP/NCAR再分析资料, 采用合成分析等方法探讨了冬、 夏季北半球大气遥相关型的差异及其与温度场的关系。主要结果有: 北半球冬、 夏季典型的大气遥相关型具有很大的差异, 且大气遥相关路径的偏折与温度场的变化有密切的关系。北半球冬季, 呈经向型分布特征的大气遥相关路径在温度纬向梯度正负号发生改变处发生偏折; 而在北半球夏季, 由于温度场分布呈现纬向特征, 遥相关路径不易产生南北向的偏折, 从而使得异常中心基本上沿纬圈分布, 呈明显的纬向特征。此外, 由于冬季等温线南北起伏明显的区域往往位于东西方向海陆交界处, 因此冬季大气遥相关路径往往在东西向海陆交界处发生偏折。     

热带低层大气30～60天低频动能的年际变化与ENSO循环

利用NCEP再分析资料,通过统计相关及合成分析研究了热带大气季节内振荡(ISO)的年际变化与ENSO循环之间的关系.结果表明,热带大气季节内振荡(也称30～60天低频振荡)的年际变化在热带中西太平洋地区最强.在ElNino成熟之前的春夏季,热带西太平洋的30～60天振荡异常活跃,其动能明显增加且逐渐东移;在E1Nino成熟以后,热带西太平洋大气30～60天低频振荡迅速减弱.与这种加强的30～60天振荡相伴随,在赤道北侧为异常的气旋式环流,赤道地区出现偏西风异常.相反,在LaNina成熟之前的春夏季,热带西太平洋大气30～60天振荡偏弱.进一步的分析还发现,东亚冬季风的年际变化是引起热带大气30～60天振荡的年际变化的主要机制:强东亚冬季风导致热带西太平洋积云对流加强,从而引起热带西太平洋大气30～60天振荡加强;相反,对应于弱的东亚冬季风,热带西太平洋地区积云对流偏弱,大气30～60天振荡偏弱.作者的资料分析还证实,热带大气30～60天低频振荡的年际变化,作为一种外强迫,对ElNino的形成起着十分重要的作用.     

冬季欧亚中高纬大气低频振荡的传播及其与欧亚遥相关型的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了冬季欧亚中高纬大气低频振荡（LFO）的传播特征及其在年际尺度上与同期欧亚大气背景环流场之间的联系。结果表明,冬季欧亚中高纬LFO以10～30 d周期为主,且具有明显向东南方向传播的特征。其经、纬向平均移速分别约为3.4纬度/d和15经度/d。进一步分析发现,冬季欧亚中高纬LFO强度的年际变化与欧亚遥相关型（EU）密切相关。定义乌拉尔地区的脊和东亚、欧洲西北部的槽比常年弱（强）时,即EU指数小于（大于）零时,为EU负（正）位相。当对流层中上层EU处于负位相时,此时,对流层低层的西伯利亚高压强度减弱,这些因素均导致欧亚地区大尺度经向环流偏弱,环流较为平直,不利于LFO的传播;反之亦然。     

近百年ElNino/LaNina事件与北京气候相关性分析

通过对近百年El Nino/La Nina事件与北京气候相关性研究发现，El Nino/La Nina事件与北京夏季（6－8月）降水、平均最高气温（7月）和冬季（1月）平均最低气温之间相互关系显著。El Nino事件与夏季降水、冬季平均最低气温呈负相关，与夏季平均最高气温呈正相关，造成降水减少，气温年较差较大，大陆性增强的气候特点。La Nina事件与夏季降水、冬季平均最低气温呈正相关，与夏季平均最高气温呈负关，使降水增加，气温年较差减小，大陆性减弱的气候特点。     

热带太平洋风应力距平场的主振荡型分析

利用FSU（Florida State University）风应力逐月资料，运用POP方法，分析了热带太平洋地区风应力异常场结构与ENSO的联系。结果显示：纬向风应力有35、47和57月周期的传播型振荡；经向风应力有28和38月周期的传播型振荡。得到纬向、经向风应力传播型与ENSO振荡的耦合关系。同时指出，对El Nino／La Nina这样的大尺度海气相互作用现象的时空演变，应注重多种振荡混合的作用，而不应只分析单一模态的作用。风应力异常的局地振荡对El Nino／La Nina的影响也不应忽视。     

A STUDY OF CLIMATOLOGICAL ASPECTS OF FLOW FIELD AND HEAT EXCHANGE ON TROPICAL PACIFIC SURFACE IN THE EL NINO AND LA NINA EVENTS

In this paper, based on the 2°× 2° grid data COADS from 1950—1987 the flow field and heatexchange anomalies on the tropical (11°S—11°N, 120°E—80°W) Pacific surface (TPS) are studiedin El Nino and La Nina events. During E1 Nino, the zonal pressure gradient and the trade windsdecrease on the TPS, the tropical convergence strengthens on the TPS, especially on the centralTPS, the sensible and latent heat exchanges increase, the net longwave radiation and incident solarradiation decrease and the net gain (loss) of heat reduces (increases) on the central and easternTPS. During La Nina the results turn out the contrary. Finally, two feedback mechanisms whichinclude the dynamic, thermal and hydrological processes during E1 Nino and La Nina are summa-rized and a conceptive model for El Nino-La Nina cycle is given.     

厄尔尼诺和拉尼娜事件循环演变过程的资料分析研究

利用1955-2000年热带、副热带太平洋地区次表层温度距平资料,构造了温度距平极值深度分布曲面图,它很接近20°温度面的深度分布,因此有理由认为这一深度曲面很接近热带温跃层的深度面。在温度距平极值深度曲面上,分析了20世纪60年代后期以来所有El　Nino/La Nina事件正/负海温距平信号的分布和传播“轨迹”,发现如果以暖池次表层作为起点,则一般来说,暖水或冷水先是沿赤道极值深度面向东、向上传播或运动,到达赤道东太平洋海盆边界附近后,在那里停留几个月,然后转北运动,在北纬10度左右再折向西运动到西太平洋转向南返回到暖池,即在赤道北侧形成闭合回路。温度距平运动一圈需时2-4年。如果暖（冷）水的温度距平都很强,就会在2-4年的时间上出现两次相邻的El　Nino（La Nina）事件,但可能是由于大气或海洋环境条件不合适,温度距平的强度在运动过程中有时会减弱,就不能形成El　Nino（La Nina）事件,但暖（冷）水运动的“轨迹”仍可辨认。由于暖、冷水绕环路的运动交替出现,El Nino（La　Nina）爆发前,在赤道西太平洋出现正（负）距平信号的同时,在东太平洋北纬10度左右会有负（正）距平信号出现,并且当正（负）距平信号向东传播时,负（正）距平信号向西传播,在赤道上表现为2-4年间隔的El Nino（La Nina）交     

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。     

对ENSO循环机理的一些新认识

近几年国内学者通过资料诊断、理论分析和数值试验,对ENSO循环的机理提出了一些新的看法,其中包括El Nino和La Nina的起源,与ENSO循环相联系的暖、冷水的传播过程,热带西太平洋纬向风应力异常,以及热带东太平洋经向风应力异常在ENSO循环中的动力作用等.作者介绍了我国在这些方面的一些研究成果.     

STUDY ON AIR-SEA HEAT EXCHANGE MECHANISM IN EL NINO AND LA NINA EVENTS

2°×2° mean monthly COADS grid data in 1974 and 1987 of E1 Nino and La Nina years are used to compute thesensible and latent heat fluxes,the net longwave radiation,the incident solar radiation and heat budget on the tropicalPacific surface(30°S—30°N).The difference of the heat budget between El Nino and La Nina mainly occurred on theequatorial ocean surface,especially the water area west of Ecuador and Peru.During El Nino,the sensible and latentheat exchange increased,the net longwave radiation and incident solar radiation decreased and the net gain(loss) of heatreduced(increased) on the ocean surface.During La Nina,the circumstances were opposite.Finally an ideal model ofair-sea heat exchange mechanism for the El Nino-La Nina cycle is summarized. Key words:El Nino,La Nina,air-sea heat exchange,COADS grid data     

A CASE STUDY ON THE RELATIONSHIP BETWEEN A PRECEDING LA NINA EVENT AND EAST ASIAN SUMMER ATMOSPHERIC CIRCULATION*

This study examined the relationship between mature phase of the cold event in 1999 and the East Asian summer atmosphere circulation in 2000.The cold event reaches its mature phase in the autumn and winter of 1999,which is the strongest La Nina episode in recent 11 years.There is a clear anomalous pattern of the atmosphere circulation around East Asia in the summer of 2000, i.e.the negative anomaly centers around the Cherski Mountains and 20°N,170°E at 500 hPa,the main body of the subtropical high keeps in further northern position than usual and the negative anomaly of precipitation located in southern central China.This pattern is thought as the response to the preceding strong cold event in autumn of 1999.It is also identified that the response of the East Asian atmosphere circulation in summer of 2000 to the strong La Nina event in 1999 belongs to the top rank in recent 43 years.On the other hand,the inactive blocking anticyclone around East Asia in summer of 2000 is associated with the positive SST anomaly and the 850 hPa temperature anomaly around the Bering Sea simultaneously.Nevertheless,although the impact on the summer atmosphere circulation around East Asia from La Nina events could not rank with that from E1 Nino,the impact could not be neglected especially in a strong La Nina case.     

PREDICTION AND VERIFICATION OF THE 1997-1999 EL NINOAND LA NINA BY USING AN INTERMEDIATE OCEAN-ATMOSPHERE COUPLED MODEL*

The numerical simulations,hindcasts and verifications of the tropical Pacific sea surface temperature anomaly(SSTA) have been conducted by using a dynamical tropical Pacific ocean-atmosphere coupled model named NCCo.The results showed that the model had performed reasonable simulations of the major El Nino episodes in the history,and the model forecast skill in 1990s had been significantly improved.NCCo model has been used to predict the tropical Pacific SSTA since January 1997.The comparisons between predictions and observations indicated that the occurrence,evolution and ending of the 1997-1998 El Nino episode have been predicted fairly well by using this model.Also,the La Nina episode that began in the autumn of 1998 and the developing tendency of the tropical Pacific SSTA during the year 1999 have been predictedsuccessfully.The forecast skills of NCCo model during the 1997-1999 El Nino and La Nina events are above 0.5 at 0-14 lead months.