IAP GCM模式大气背景环流在厄尔尼诺年的异常

本文分析了中国科学院大气物理研究所大气环流模式(IAP GCM)模式大气5～9月平均环流(本文称为背景环流)。结果表明;厄尔尼诺年一系列重要系统(南方涛动、瓦克环流、哈德莱环流、西太平洋副热带高压和热带辐合带)及大范围降水均发生明显异常;北半球西太平洋热带、副热带是环流异常的主要区域。它们与观测资料的分析结果基本一致,从而论证了该模式在低纬环流研究中的应用前景。     

基于GCM的乌鲁木齐水汽稳定同位素变化特征及其与ENSO的关系

利用第二稳定水同位素比较小组(SWING2)提供的同位素大气环流模式(GCM)的模拟数据(Had AM3、LMDZ-free和LMDZ-nudge),以新疆乌鲁木齐为例,对比分析了该区域大气水汽中稳定同位素垂直剖面的季节变化,分析了同位素比率与气象要素之间的关系以及ENSO对大气水汽稳定同位素的影响。结果表明:各模拟结果中大气水汽中δ18O在季节变化上均表现为7月较高,1月较低;在垂直层面上,δ18O随气压的降低而逐渐减小。降水和水汽中δ18O的季节变化趋势一致,但由于瑞利分馏的影响,降水中δ18O比水汽中δ18O更富集。在垂直层面上,大气水汽中δ18O与温度呈正相关,与纬向风和经向风的相关性较小,降水中δ18O与纬向风和经向风的相关性也较小。在厄尔尼诺年,δ18O与SST呈负相关,在拉尼娜年则呈正相关,大气环流异常使研究区气温和降水发生变化,进一步也会影响水汽中的同位素值,ENSO一定程度上对研究区水汽同位素的变化产生影响。     

大气对冬季南海海表水温月异常响应的初步研究

本文利用中科院大气物理研究所的二层大气环流模式（IAP—GCMⅡ）,对冬季南海海表水温月异常对全球气候的影响进行了数值试验,讨论了相对该异常的南北半球响应波列及其与大气指数循环韵律的关系。研究表明,南北球中高纬500hPa响应波列的产生是由于南海海表水温月异常改变了大气原有指数循环韵律的缘故。本文还发现,当南海海表水温月异常时,大气中存在三个明显的温度低频振荡响应,其对气候预测有一定的预报指示作用。     

Evaluation of the zonal wind stress response to SST in the CMIP5 AMIP simulations

纬向风应力在厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件演变过程中起到了至关重要的作用,但是迄今为止对赤道太平洋区域纬向风应力年际变率的模拟能力及其模拟偏差的全面比较和分析尚不多见。本文对第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中大气模式纬向风应力的模拟能力进行了全面评估,发现模式集合平均模拟的El Ni?o与La Ni?a时期的纬向风应力异常均比观测结果弱,其中El Ni?o时期的误差更为显著;进一步分析发现,El Ni?o时期的模拟误差可能主要与AMIP模式模拟的东印度洋较弱的降水负异常有关:通过Gill模态响应,东印度洋降水偏差在中西太平洋引起东风异常,这在一定程度上抵消了El Ni?o事件引发的西风异常,最终导致El Ni?o时期AMIP模拟的纬向风应力对SST正异常的响应偏弱。     

厄尔尼诺年和反厄尔尼诺年北半球500hPa非绝热热流量场的特征

本文应用谱方法,诊断、计算了1964—1985年间,6个厄尔尼诺年和6个反厄尔尼诺年北半球月、季大气非绝热热流量距平场。结果表明:厄尔尼诺现象对大气非绝热热流量距平场具有显著影响,大气的响应表现为低纬和中高纬非绝热热流量正负距平中心有组织的优势排列,其位相或强度存在低频振荡,并且差值中心表现为双月周期。反厄尔尼诺年,大气具有分布不变,但距平中心基本上为反位相的响应形式。最后,通过海气相关分析,指出了海温异常是决定大气非绝热热流量异常的最重要的原因。     

IAP-AGCM对QBO模拟的动量收支分析

平流程准两年振荡(QBO)是赤道平流层(～100-1 hPa)变率的主要模态,可对中高纬地区的环流产生重要影响,但目前利用通用大气环流模式(GCM)对其进行准确模拟仍然是一个挑战.本文利用IAP大气环流模式(IAP-AGCM)的中高层大气模式版本(IAP-AGCML69)对QBO进行模拟,并对其动量收支情况进行分析.研究发现,QBO主要是由对流活动引起的重力波强迫(参数化)引起的,但该动量强迫被平流层赤道上升流所引起的平流过程显著削弱.模式可分辨尺度的波动强迫对赤道上空的QBO的总纬向风倾向有正贡献,在上平流层,其量值大小与参数化的重力波强迫相当.以上结果提供了QBO形成机制以及模式模拟差异可能原因的认识.     

IAP-AGCM对QBO模拟的动量收支分析（英文）

平流层准两年振荡(QBO)是赤道平流层(～100-1 hPa)变率的主要模态,可对中高纬地区的环流产生重要影响,但目前利用通用大气环流模式(GCM)对其进行准确模拟仍然是一个挑战.本文利用IAP大气环流模式(IAP-AGCM)的中高层大气模式版本(IAP-AGCML69)对QBO进行模拟,并对其动量收支情况进行分析.研究发现,QBO主要是由对流活动引起的重力波强迫(参数化)引起的,但该动量强迫被平流层赤道上升流所引起的平流过程显著削弱.模式可分辨尺度的波动强迫对赤道上空的QBO的总纬向风倾向有正贡献,在上平流层,其量值大小与参数化的重力波强迫相当.以上结果提供了对QBO形成机制以及模式模拟差异可能原因的认识.     

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。     

厄尔尼诺事件对辽宁气候的影响

厄尔尼诺是指赤道东太平洋海表温度异常升高的现象,当该现象发生时,尤其是秘鲁沿岸的海温异常增暖,会导致热带大范围降水区的位移,太平洋东、西部大范围出现区域性的洪涝和干旱。大气环流的异常还会影响到中高纬地区,使世界上许多地区出现大范围气候异常,对社会和经济建设有巨大的影响,是目前公认的影响全球大气环流和世界气候的强信号。关于厄尔尼诺事件对我国及东北地区气候的影响,国内已有不少研究和明确结论,但对辽宁气候的影响研究不是很多。本文试图在厄尔尼诺对辽宁夏季气候影响分析的基础上,通过对厄尔尼诺发生特征进行分…     

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。      

On the Mechanism of the Locking of the El Nino Event Onset Phase to Boreal Spring

The mechanism of the locking of the E1 Nino event onset phase to boreal spring （from April to June） in an intermediate coupled ocean-atmosphere model is investigated. The results show that the seasonal variation of the zonal wind anomaly over the equatorial Pacific associated with the seasonal variation of the ITCZ is the mechanism of the locking in the model. From January to March of the E1 Nino year, the western wind anomaly over the western equatorial Pacific can excite the downwelling Kelvin wave that propagates eastward to the eastern and middle Pacific by April to June. From April to December of the year before the E1 Nifio year, the eastern wind anomaly over the equatorial Pacific forces the downwelling Rossby waves that modulate the ENSO cycle. The modulation and the reflection at the western boundary modulate the time of the transition from the cool to the warm phase to September of the year before the E1 Nifio year and cause the strongest downwelling Kelvin wave from the reflected Rossby waves at the western boundary to arrive in the middle and eastern equatorial Pacific by April to June of the E1 Nino year. The superposition of these two kinds of downwelling Kelvin waves causes the El Nino event to tend to occur from April to June.     

On the Mechanism of the Locking of the El Nio Event Onset Phase to Boreal Spring

1. Introduction The observed facts show that the ENSO cycle has obvious phase-locking and oscillates irregularly (An and Wang, 2001; Kaplan et al., 1998). Based on Zibiak and Cane's (1987) model (hereafter, the Z-C model) and simple, coupled ocean-atmosph…     

Five years’ central pacific sea level from in situ array,satellite altimeter and numerical model: Research note

Abstract

Temporal and spatial features of central equatorial Pacific Ocean sea‐level variation appear similar, in measurements from two very different systems (one in the ocean and one carried on a satellite), and in results from a numerical model of the region. In particular, there is an interannual cycle: during El Nino, Kelvin waves appear at the equator, and the sea‐surface ridge associated with the equatorial current system shifts southward; in non‐El Nino years, instability waves appear at 6°N (strongest around the end of each calendar year), and the ridge shifts to the north. This three‐way comparison gives support to both measurement systems and to the numerical model.     

北半球50hPa环流异常与厄尔尼诺/反厄尔尼诺事件

本文对近三十年来的厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与北半球50hPa高度距平场的变化进行了分析。结果表明,厄尔尼诺发生的前冬(前一年11月至当年1月,下同),500hPa高度场的距平分布为:在极地附近地区是负距平;中纬地区除北美洲上空是弱负距平外,其余地区是正距平;30°N以南的低纬地区为负距平。反厄尔尼诺出现的前冬,500hPa高度场的距平分布为附近地区是正距平;中纬地区北美洲上空是弱正距平,其余地区为负距平;30°N以南的低纬地区为正距平。此外,厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件发生的前冬,50hPa高度距平场的变化比50hPa其它各月高度距平场的变化以及500hPa高度距平场的变化都大。且前冬50hPa高度距平场的变化对厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件的发生具有明显的指示意义。      

两类ENSO事件前期的热带太平洋海温距平场

分析了１９５６年以来两类ＥＮＳＯ事件热带太平洋海温距平场的特征。结果指出,东部型ＥｌＮｉｎｏ事件前期为ＬａＮｉｎａ事件年,热带中东太平洋为强的海温负距平,东部型ＬａＮｉｎａ事件前期为ＥｌＮｉｎｏ事件年,热带中不太平洋为强的海温正距平,中部型ＥｌＮｉｎｏ事件前期热带中西太平洋多为明显的海温正距平,中部型ＬａＮｉｎａ事件前期热带东太平洋多为明显的海渐负距平。两类ＥＮＳＯ事件前期海温距平场特殊基本相反。     

El Nino事件与中国东部气温异常

本文进行的多年历史资料的分析表明,中国东部地区的气温异常同El Nino事件有密切的关系 在El Nino年夏季中国东北及附近地区气温多比常年偏低,而在反El Nino年夏季那里气温多出现高温异常。在El Nino年冬季,中国东部广大地区气温比常年偏高:反El Nino年冬季,中国东部广大地区气温比常年编低。中国东部地区的温度异常同El Nino所造成的大气环流异常的关系,本文亦作了分析研究。 中国东部地区冬半年气温的持续编低同El Nino事件的发生有密切关系,表明东亚地区持续的强高空槽活动(寒潮活动)可能是El Nino事件发生的重要触发机制。      

北京汛期暴雨与厄尔尼诺事件

利用北京近百年逐日降水资料和厄尔尼诺事件、非厄尔尼诺事件的资料进行初步分析表明,在厄尔尼诺最大影响年的北京汛期易干旱,相当暴雨日数≤４天;在非厄尔尼诺最大影响年的北京汛期易多雨偏涝,相当暴雨日数≥５天;在厄尔尼诺最大影响年的次年和下一个非厄尔尼诺最大影响年时,北京汛期相当暴雨日数相对增多;反之,非厄尔尼诺最大影响年的次年和下一个厄尔尼诺最大影响年时,北京汛期相当暴雨日数相对减少。     

El Nino事件当年和次年夏季低纬环流特征的初步分析

分析1950年以来中等强度以上的ElNiño和LaNina当年和次年夏季(7月)低纬度风场和500hPa高度距平场,发现有不同的特征。其中中-西太平洋近赤道地区850、200hPa上风场异常变化十分明显,这种异常变化与南北半球大气相互作用有密切关系。在500hPa高度距平场上,北半球中、高和低纬地区表现出不同的正、负距平分布型式。上述特点对气候短期预测有一定参考意义。     

STUDY ON THE QUASI-FOUR YEAR OSCILLATION OF AIR-SEA INTERACTION

Complex Singular Value Decomposition(CSVD)analysis technique was applied to study theQuasi Four year Oscillation(QFO)of air sea interaction and its coupled pattern evolution duringdifferent phases.Results show that:(1)CSVD method can better reveal phase relation betweentwo physical fields:(2)Not only northerly anomalies from Northern Hemisphere but alsosoutherly anomalies from Southern Hemisphere contribute to EI Nino.They converge in westernequatorial Pacific,leading to outburst of strong equatorial westerly anomalies,and result in strongEl Nino event onset:(3)An abnormal subtropical anticyclone circulation appears overnorthwestern Pacific while El Nino developing.It favors transitions from the warm SST(EINino)to the cold SST(La Nina),just as the tropical westerly anomalies produced by abnormalcyclone during a decaying La Nina.which encourage the development of El Nino:(4)Thewesterly anomalies in equatorial Pacific are mainly induced by eastward abnormal subtropicalcyclone pairs,which are located in north and south Pacific respectively,and are not the eastwardwesterly anomalies from equatorial Indian Ocean.     

ElNino事件当年和次年夏季低纬环流特征的初步分析

分析１９５０年以来中等强度以上的ＥｌＮｉｎｏ和ＬａＮｉｎａ当年和次年夏季低纬度风场和５００ｈＰａ高度距平场发现有不同特征。其中中－西太平洋近赤道地区８５０、２００ｈＰａ上风场异常变化十分明显,这种异常变化与南北半球大气相互作用有密切关系。