论陆架波系动力学及其在厄尔尼诺信号传播中的作用

文中讨论了陆架波系和赤道波系在动力学上的相似性，和赤道波系一样，陆架波系也由惯性重力波、Ｋｅｌｖｉｎ波、Ｒｏｓｓｂｙ（长、短）波和有条件的Ｒｏｓｓｂｙ－重力混合波组成。指出，当　海洋三边存在陆架而一边为赤道时（如北太平洋），则陆架波系和赤道波系中的Ｋｅｌｖｉｎ波，　将以逆时针方向携带信号绕海盆一周，而两个波系中的Ｒｏｓｓｂｙ长波，将以顺时针方向绕海盆一周，即通过陆架波和赤道波为海洋中某些信号的传播组织成一个绕海盆的环路。这种物理　过程可望用以解释发生在海洋中的某些长周期现象，如Ｅｌ　Ｎｉ　ｏ现象。文中进一步　讨论了陆架波的各种简化运动。     

简单热带海气耦合模式中的耦合波及其不稳定性（Ⅰ）

西文建立了一处简单的热带海气耦合模式，模式大气和海洋中含了Ｋｅｌｉｖｎ波和长Ｒｏｓｓｂｙ波。在赤道β平面近似下，讨论了取耦合系统中最大径向模时，即大气和海洋中只存在Ｋｅｌｉｎ波时耦合波的性质。结果指出，向东传的耦合Ｋｅｌｖｉｎ波可以出现不稳定性，并且由于海气相互作用，在长波部分可以产生向西传的耦合Ｋｅｌｖｉｎ波。耦合Ｋｅｌｖｉｎ波的性质与模式中所选用的参数有很大关系，当大气与海洋中自由波的频率相差     

El Nio事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用 Ⅱ.模式结果分析

为了分析 ＥＩ Ｎｉｏ事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用，建立一个类似于Ｚｅｂｉａｋ的简单热带海洋数值模式，在观测到的风应力异常的强迫下，模拟赤道太平洋地区 １９７１年１月至 １９９８年８月海表温度异常的变化。结果表明，模式对观测的Ｎｉｏ３区海表温度异常（ＳＳＴＡ）有很好的模拟能力。模拟和观测Ｎｉ区ＳＳＴＡ之间的相关系数可达 ０．９０。模式对 Ｅｌ Ｎｉｏ事件期间赤道太平洋海表温度异常随时间变化也有较好的模拟能力。为了分析Ｅｌ Ｎｉｏ期间ＳＳＴＡ的空间分布及其随时间变化的动力学机制，还对１９８６～１９８９年 ＥＮＳＯ循环期间赤道太平洋地区观测的 ＳＳＴＡ的传播特征及其形成机制进行了分析。模式较好地模拟出了观测到的赤道太平洋地区ＳＳＴＡ的传播特征，即从１９８６年底至１９８７年 ４月， ＳＳＴＡ具有向东传播的特征，从 １９８７年 ６月至 １９８８年 ２月具有向西传播的特征。动力学分析的结果表明，赤道中西太平洋地区的缔向风应力异常对 Ｅｌ Ｎｉｏ事件的发生和消亡具有重要作用。赤道中西太平洋地区的西风异常可强迫出东传的Ｋｅｌｖｉｎ波，这个东传的 Ｋｅｌｖｉｎ波对正 ＳＳＴＡ的东传起主要作用，当这个东传的 Ｋｅｌｖ     

亚洲季风与ENSO循环的相互作用

ＥＮＳＯ事件对亚洲季风有很大影响,特别是对东亚夏季风环流有较大影响。许多观测事实表明,在ＥＮＳＯ事件处于发展阶段的夏季,江淮流域往往发生洪涝,黄河流域往往发生干旱,东北地区往往发生冷夏。本研究利用观测资料分析了亚洲季风对ＥＮＳＯ事件发生的影响。分析结果表明,在ＥＮＳＯ事件发生前,在热带太平洋上空对流层下层有明显的西风异常;这个西风异常将会加强东传暖Ｋｅｌｖｉｎ波和西传冷Ｒｏｓｓｂｙ波,为ＥＮＳＯ循环提供必要的赤道海洋波动条件;并且这个西风异常与东亚季风区西风异常向南传播有密切关系。通过遥相关分析表明,东亚季风西风异常的南传是通过欧亚型遥相关的波列来实现。通过分析,本研究提出一种亚洲季风与ＥＮＳＯ循环相互作用的物理图像。     

不稳定热带海气相互作用中快波的过滤

Ｐｈｉｌａｎｄｅｒ［１］明确指出在热带海气耦合系统中能够存在不稳定的海气相互作用。Ｐｈｉｌａｎｄｅｒ等［２］的数值计算表明，由于海气相互作用，不稳定扰动可以向东传播。Ｙａｍａｇａｔａ［３］和Ｈｉｒｓｔ［４］从理论上也证明了海气之间存在着正反馈过程。巢纪平和张人禾［５］运用一个流场和压力场的高阶平衡近似，即在热带大气和海洋中只存在向西传播的赤道Ｒｏｓｓｂｙ波时，得出了两种介质中向西传播的赤道Ｒｏｓｓｂｙ波通过海气相互作用过程，可以产生向西传的不稳定波。并且在一定条件下，还可出现一类不属于Ｋｅｌｖｉｎ波的向东传的不稳定波，这些结果对解释ＥＮＳＯ事件的传播过程是值得参考的。     

1997/1998年El Nino/La Nina期间洋流的演变特征和影响的分析

利用ＴＯＧＡ—ＴＡＯ赤道次表层海流与海温观测资料，比较清楚地揭示了１９９７／１９９８年Ｅｌ Ｎｉｎｏ期间在赤道西太平洋暖池上空西风异常的驱动下，次表层异常海流的产生机制和向东传播过程中的变化特征。对比分析了海表、次表层异常海流的两种热力平流过程，即水平温度平流和因海流水平辐合辐散造成的垂直上翻（或下沉）运动对混合层及海表温度异常的贡献，结果证实了后一效应对ＥＮＳＯ发生发展的重要意义。最后还对文中的海流异常是否就是理论分析得到的Ｋｅｌｖｉｎ波在海流场上的反映进行了讨论。     

海温异常东向传播──El Nio事件发生的可能机制

为了揭示８０年代以来发生ＥｌＮｉｎｏ事件形成的机制，利用一个两层半的热带海洋模式进行数值试验．结果表明：在特定的西向流场背景条件下，热带大气季节内时间尺度振荡强迫激发的赤道第二斜压模态的波动可以在向东传播的过程中出现停驻．波动传播停驻与多普勒效应有密切的关系．由于波动停驻海区海表面温度（ＳＳＴ）正异常增大，可促进其上空大气对流运动的发展，导致赤道中、西太平洋出现大范围西风异常，在赤道海洋中激发起第一斜压模态的Ｋｅｌｖｉｎ波．基于上述事实和数值试验结果，文章提出了一个阶段性海气相互作用激发ＥｌＮｉｎｏ事件发生的机制，热带中太平洋波动传播停驻导致的ＳＳＴ正异常在这个发生机制中起着关键的作用．     

简单的热海气耦合波──Kelvin波和Rossby波的综合作用

在本文中，考虑到对于研究ＥＮＳＯ事件中的某些现象，人们更感兴趣的是大尺度低频运动的物理性质。为此，本文中引进长波低频近似，这时纬圈运动基本上满足地转平衡。分析表明，对赤道偶对称运动，当经圈结构函数（抛物线柱函数）取ｎ＝０，２时，海气耦合系统中的自由波分别为大气和海洋中的Ｋｅｌｖｉｎ波和Ｒｏｓｓｂｙ波。它们经相互作用后，可以激发出不稳定的海气耦合波。根据海气相互作用强度（αγ）和ε（＝ｃｓ／ｃａ。ｃｓ，ｃａ分别为海洋和大气中的重力波波速）的大小，可以把不稳定区分成三个部分。在ε＜０．１６的强海气相互作用区，不稳定的耦合波，在短波波段是向东传播的，在长波波段则转为向西传播。在ε＞０．１６的弱海气相互作用区中，在长波波段的不稳定耦合波是向东传播的。另外，在ε＞０．１６的强相互作用区中，不稳定耦合波的物理性质较为特殊。在短波波段存在一支向东传播的不稳定波，但由于增长率太大，可以预测波将很快破碎而变成大尺度湍流运动。在长波波段虽然也存在一支频率很高的不稳定波，但其物理性质很难从自由模的比较中追踪出来。文中对由大气和海洋Ｒｏｓｓｂｙ波经相互作用后的对赤道奇对称耦合波也作了讨论。     

与季节内振荡-超级云团系统相关的赤道波的识别

文中重点研究与热带季节内振荡－超级云团系统相关联的赤道波的识别。考虑到赤道波的本质为截获在赤道地区的一般的气候平衡场附近的线性动力过程的固有模态,首先从原理上阐明了ＰＯＰｓ分析技术对于分离各类赤道波动的有效性,以后利用这种分析方法对日本静止气象卫星所观测到的黑体红外辐射温度资料进行了ＰＯＰｓ分析。结果表明,在热带季节内振荡－超级云团系统中,对应于４０ｄ振荡的模态基本表现为Ｋｅｌｖｉｎ波的结构;对应于１０ｄ左右的模态,亦为Ｋｅｌｖｉｎ波,而在２ｄ尺度上,则分别存在经向模态序号ｎ＝１和ｎ＝２的西进和东进惯性重力波。分析中还发现了西进的混合Ｒｏｓｓｂｙ重力波的存在。     

1991—1992年ENSO事件的特征

根据美国国家海洋大气局气候分析中心（ＣＡＣ）和中国气象局气候监测公报所提供的海－气资料，综合分析了１９９１－１９９２年ＥＮＳＯ事件的形成、发展过程。这次ＥＮＳＯ事件的主要特点是：①在ＥＮＳＯ事件爆发前一年内热带太平洋海气特性频频呈现异常，暖水堆积在赤道中太平洋（５°Ｎ－５°Ｓ，１６０°Ｅ－１６０°Ｗ）约１２个月，然后自西向东传输，爆发１９９１－１９９２年ＥＮＳＯ事件。②对ＥＮＳＯ事件作出响应的西太     

1997年的强ENSO事件

根据目前的海洋－大气资料,对普遍关注的１９９７年３月在热带太平洋开始形成的一次新的强ＥＮＳＯ事件进行了诊断研究,结果表明：赤道中、东太平洋大范围持续增温１－４℃、热带印度海洋温也同步增暖。ＳＯＩ持续异常低值,但还不及１９８２／１９９３年的工。赤道太平洋对流层低层信风异常减弱,高层东风加强。ＯＬＲ低值中心和最大负距平中心东移,赤道中太平洋对流活动加强。环太平洋沿岸热带地区出现明显旱涝异常。此次ＥＮＳ     

热带温带相互作用对热带季风／大气－海洋系统（MAOS）的作用

热带温带相互作用对热带季风／大气－海洋系统（ＭＡＯＳ）的作用ＴｅｔｓｕｚｏＹＡＳＵＮＡＲＩ，ＫＥＮ’ｉｃｈｉＵＥＮＯ和ＴＯＭＯｈｉｋｏＴＯＭＩＴＡ（筑波大学，日本）１前言一般是两年周期的ＥＮＳＯ和亚州季风系统的年际变化可看作是对热带印度到热带太平洋地...     

ENSO循环与低纬度大气的正压和斜压运动

利用一个２层海洋模式和ＧＩＳＳＴ资料、ＮＣＥＰ再分析资料,对大气正压／斜压运动与ＥＳＮＯ循环之间的联系进行了研究。结果表明,在赤道中、东太平洋地区,大气斜压模在ＥＮＳＯ时间尺度上的变化位相略超前于正压模的变化,正压模的变化位相超前于ＳＳＴＡ变化,ＳＳＴＡ变化位相超前斜压模的变化位相。斜压纬向风异常与ＳＳＴＡ具有正相关关系（西太平洋西部相反）;正压模则与Ｎｉｎｏ３区海温异常有负相关关系（西太平洋西部     

东亚冬季风强度异常与夏季500hPa环流及我国气候异常的关系

利用一个耦合海气模式，用数值试验方法分析了１９８２／１９８３ＥＮＳＯ期间的暖池和赤道事带的相互使用对大气表面流场和散度的影响。结果指出，ＥＮＳＯ高峰期和成熟期ＳＰＣＺ比ＩＴＣＺ更重要；ＥＮＳＯ的形成初期和衰减期ＳＰＣＺ和ＩＴＣＺ同样重要。     

一个热带太平洋距平模式对风应力异常的响应

本文利用１９７０至１９８９年共２０年的逐月平均的太平着区的表面风应力和海表温度距平的分析资料，检验了以前设计的热带太平洋和热带大气距平模式的模拟性能，通过使用两组风应力异常场即观测场和热带大气模式对观测海温响应所得的模拟场，重点分析了热带太平洋距平模式对风应力异常的响应特征，结果表明，本文海洋距平模式完全有能力再现ＥＮＳＯ循环折际变化性及其水平结构，且赤道中太平洋区域的低频风应力异常对于ＥＮＳＯ事     

热带海气耦合距平模式中的ENSO循环及其形成机制

本文研制设计了一包含海洋表面边界层和大气辐合反馈过程的热带太平洋海气耦合异常模式。进而利用该模式对ＥＮＳＯ循环进行了成功的模拟。通过对模式ＥＮＳＯ循环的演变特征及其形成机制的细致分析，揭示了ＥＮＳＯ暖位相的一种机制。     

1986—1987厄尔尼诺事件的数值模拟

用高分辨率自由表面热带太平洋环流模式，在观测到的风应力和热量、水汽通量驱动下，对１９８６—１９８７厄尔尼诺（Ｅ１Ｎｉｎｏ）事件进行了数值模拟。各种变量场的时空结构及其演变表明，模式成功地模拟出１９８６—１９８７厄尔尼诺现象。始于１９８６年年中，赤道西太平洋的西风异常所推动的向东表层洋流不断向中、东太平洋输送暖水，至１１月份，大量暖水在日界线附近堆积，造成海面上升（达３２ｃｍ）和斜温层（用２０℃等温线深度表示）加深。１９８６年年底的强西风异常激发出赤道Ｋｅｌｖｉｎ波，并向赤道东太平洋和南美沿岸传播，使那里的斜温层加深和海面上升，且具有双峰结构；Ｋｅｌｖｉｎ波所伴随的垂直冷平流的减弱造成赤道中、东太平洋海表温度上升；１９８７年春季在中、东太平洋和南美沿岸地区存在强的正海表温度异常，并伴随着整个赤道太平洋斜温层东西方向变平、赤道潜流弱而中心位置变浅。厄尔尼诺相伴随的热带太平洋环流异常首先于１９８７年年中从东太平洋开始消失，而中、西太平洋则一直维持到１９８８年初。     

ENSO循环的数值模拟──Ⅰ:水平结构演变

利用发展的包含海洋表面边界展和大气辐合反馈过程的热带太平洋海气耦合距平模式，对ＥＮＳＯ循环进行了模拟。通过３０ａ积分，用合模式所展示的热带太平洋海气耦合系统的ＥＮＳＯ循环的水平结构演变特征和观测事实甚为一致，成功地模拟出了ＥＮＳＯ循环的冷暖态的发生发展、衰亡及相互转换等各个位相的动力和热力场的水平结构及其对季节循环的依赖性特征。本文数值模拟结果表明，ＥＮＳＯ循环的主要动力学过程可由热带海气相互作用系统自身所确定。ＥＮＳＯ循环的正确模拟是揭示其形成机制的前提。     

近赤道太平洋表层和斜温层海温的变化与ENSO

用ＮＭＣ１９８２～１９９３年海洋再分析资料集,分析近赤道太平洋（１０°Ｓ～１０°Ｎ）海洋上层（０～４００ｍ）温度的季节和年际变化特征。分析揭示,上层海温的年际变化比季节变化大。在ＥＮＳＯ年或反ＥＮＳＯ年,由于斜温层深度变化大,斜温层附近的海温异常比海表还大,无论在西太平洋暖水区,还是东太平洋冷水区,斜温层附近温度距平都可达±７°℃以上,而且西太平洋暖水区的最大异常出现在赤道两侧４°～９°区域。     

一个热带太平洋上层海洋环流模式及其检验研究

为进行ＥＮＳＯ的模拟与预测,在中国科学院大气物理研究所原有的较低分辨率全球海洋环流模式的基础上,引入依赖于Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ数的垂直扩散方案和太阳短波辐射穿透的物理过程,发展了一个较高分辨率的热带太平洋上层海洋环流模式。利用该模式和１９８０～１９９５年大气强迫场的观测,进行了热带太平洋海温及环流的结构和演变的数值模拟研究,并利用美国国家环境预报中心（ＮＣＥＰ）的同时段的海洋同化分析,就海洋及其时间变化的三维特征,检验了模拟结果。首先,检验了该模式对ＥＮＳＯ事件的三维结构特征及其演变的模拟能力,结果表明：这１６年间所有冷暖事件的发生、发展和消亡均得到基本正确的模拟;海温异常的强度和结构特征与实况有偏差,尤其是次表层,距平量在赤道西太平洋和沿斜温层显著弱于实况;表层海温（ＳＳＴ）距平与实况较为接近,只是在日期变更线附近偏大。然后,强调海气耦合模式要成功预测ＥＮＳＯ,真正严峻的考验是海洋模式对次表层海洋的模拟能力,而不能仅仅满足于对ＳＳＴ的正确模拟。因此,为全面评估该海洋模式,探讨模式误差的原因,根据同化资料,找出年际变化和季节变化最显著的区域之后,检验了多年平均状态及其季节变化、年际变率及其季节变化等统计量。