1982年夏季热带大气环流异常与ElNio事件发展机制的探讨

本文利用1980—1983年四个夏季(以7月平均为代表)的ECMRWF资料,分析了1982—1983年El Nino事件强烈发展前的1982年夏季热带大气环流的异常.从一系列显著异常的观测事实分析中得出:1982年夏季异常强的东亚高空东风急流是1982～1983年El Nino事件发展的一个可能促发机制;1982年澳大利亚冬季冷空气的异常堆积导致澳大利亚至东太平洋纬向热力对比的增强,是赤道太平洋偏东信风迅速减弱的一个重要原因.     

大尺度海气异常关系的主振荡型分析

简要介绍了主振荡型(POP)分析的原理及方法.用它分析了热带太平洋海表温度异常,得到的主振荡型 P_1、P_2及其周期 T,描述了 El Nino 与 La Nina 事件交替出现的时空特征.分析了热带太平洋区域月平均海温与风场的伴随相关型(ACP),得到了与 El Nino 事件相关的、物理意义清楚的环流异常图像.而对东亚夏季降水、气温的 ACP 分析给出了 El Nino 事件与我国夏季长期天气异常联系的接近实际的结果.     

太平洋海温异常对其上空环流影响的分析及数值试验

本文首先用《逐月全球气候资料》中的实测风资料对80年代的两次El Nino。事件(1982—1983年和1986—1987年)太平洋地区上空环流的变化情况进行了分析研究,然后用一个九层原始方程模式对其进行数值模拟试验. 观测资料分析及数值模拟结果皆表明,赤道东太平洋的这两次海温异常都使其上空的环流发生明显的变化,但由于两次海温异常的强度、范围和延续时间有所不同,对环流的影响也不相同.本文将简要地介绍这两次El Nio期间太平洋上空环流的演变特征及数值试验的结果.     

ENSO 循环过程中逐月海温异常的合成分析

文章基于UK和MIT 1990年整编的12年（1968～1977年和1982～1983年）逐月5°×5°经纬网格点的海温（SST）距平资料，对其间发生的4次El Nino事件和3次La Nina事件作了逐月全球SST异常分布的合成分析。合成结果表明:在El Nino事件的形成阶段，赤道中太平洋存在明显的东传暖性低频扰动；而在La Nina事件的形成阶段，南北美沿岸有稳定增强的冷中心向西发展。     

1982-1983年冬季厄尔尼诺期间大气环流异常的诊断分析

本文利用ECMWF的逐日资料,对比分析了1982年12月和1980年12月的平均大气环流情况,结论是:1982—1983年El Nino事件对全球大气环流有重大影响。(1)El Nino事件不仅使Hadley环流得到加强,而且使所有经圈环流都有所加强;(2)El Nino事件使两个半球(特别是北半球)的中纬度西风加强,使对流层低层及中纬度200hPa附近的温度升高,中纬度的对流层低层有弱的降温;(3)El Nino事件使大气湿度明显增加,但在北半球副热带地区除近地面层外湿度都明显减小。 同大气环流基本状态的异常相应,El Nino事件也导致了大气中动量、热量和水汽输送的明显异常。这些物理量输送的异常不仅同平均环流的异常有关,而且扰动(特别是行星尺度的扰动)对此也有着重要贡献。      

El Nino事件对其衰减阶段夏季中国降水季节内演变的影响及其机理

利用1979—2007年NOAA重建海温逐月资料和中国160站夏季降水资料,使用扩展奇异值分解（extended singular value decomposition,ESVD）方法,研究了冬季热带太平洋海温异常与次年夏季中国降水异常季节内演变型之间的关系,指出前冬El Nino事件是与次年夏季中国降水季节内变化相联系的最重要的热带太平洋海温异常模态。相应的降水异常季节内变化情况为：6月在长江以南为正异常,江淮流域有负异常;7月在华南沿海有负降水异常,而正异常北进到长江流域,华北地区也出现正降水异常;8月在长江南北分别为少雨和多雨。进一步研究前冬El Nino事件与次年春夏印度洋、太平洋海温异常、对流层低层风场异常以及副热带高压等的联系,结果表明：El Nio事件发生的次年春夏,热带西太平洋周边存在东负西正的海温异常分布;西太平洋反气旋异常较强;副高在6月、7月偏西偏北,但在8月迅速南退。虽然与El Nino事件相联系的6月与7月、8月的降水型不同,但是西太平洋反气旋异常带来的充沛水汽造成7月长江流域雨季多雨,8月副高迅速南退带来的又一次长江流域降水,造成了El Nino事件发生次年夏季长江流域涝而华南沿海旱的夏季平均降水异常型。     

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。      

一个可描写ENSO循环基本特点的简单热带海气耦合模式

在所构造的海气耦合模式中,采用Zebiak海洋模式框架,并重建了一个海洋数值模式,大气模式采用了Gill模式.在大气模式中保留了时间发展项,潜热加热采用了Kleeman方案.对模式的积分结果表明,海温异常具有3～7年的准周期振荡.在模式El Nino事件的初始阶段,西风异常,海温正距平(SSTA)首先在赤道西太平洋发生,然后向东传播、加强.在模式ENSO循环的位相转换过程中,SSTA的空间分布共有4种不同类型.模式模拟的El Nino事件的初始阶段有两种发展类型,它们是:在初始阶段中西太平洋和东太平洋沿岸各有海表温度的正异常发生.在以后的发展中,一种情况是这两块正SSTA都发展连成一片,形成El Nino事件;另一种情况是中西太平洋地区的正SSTA衰减,中东太平洋地区的正SSTA加强,向西传播,形成El Nino事件.模式模拟的La Nina事件的初始阶段也有两科发展类型,它们的发展过程和El Nino事件初始阶段的发展过程相似.     

公元1500年以来El Nino事件与中国降水分布型的关系

利用我国近500年旱涝等级资料和公元1500年以来的El Nino事件的记录，用合成分析方法，讨论El Nino事件的有关年份，中国东部夏季降水的空间分析特征。对1500—1990年间101例El Nino事件所作的El Nino当年的旱涝等级合成图表明:多雨地带在东北、黄淮地区和广东沿海，而干旱少雨地带在内蒙—甘肃和长江中下游地区；这101例El Nino事件结束后的第一个非El Nino年的合成图，则表明其旱涝分布型几乎正好与El Nino当年的相反。1951—1990年间的9例El Nino事件当年     

1997／1998年El Nino事件发生、发展可能机制的进一步研究

基于美国哥伦比亚大学Lamont—Doherty地球观象台LDEO（Lamont—DohertyEarth Observatory）海表温度资料和NCEP／NCAR再分析风场资料,分析了1997／1998年El Nino3期间西太平洋暖池海表温度和西风距平的时间演变特征,同时也分析了东太平洋暖池海表温度和北风距平的时间演变特征。结果表明,1997／1998年El Nino3事件期间,西太平洋暖池海表温度变化及异常西风和东太平洋暖池海表温度变化及异常北风都与Nino3指数变化密切相关。将东、西太平洋暖池及异常北风、西风一并结合起来考虑,进一步研究了1997／1998年El Nino3事件发生、发展的可能机制：异常西风驱动西太平洋暖池东端暖水向东伸展直接有利于赤道东太平洋海表温度增加;异常西风激发东传的暖Kelvin波对东太平洋的冷上升流有抑制作用,从而有利于赤道东太平洋海表温度增加;东传的异常西风可以通过埃克曼漂流效应将赤道两侧的海表暖水向赤道辐合从而加强了赤道附近的下沉流,也有利于赤道东太平洋赤道附近海表温度增加。几乎与此同时,北风距平通过产生北风吹流将东太平洋暖池暖水由北向南输送至赤道附近直接导致Nino3区海表温度增加。上述增温因素的叠加作用共同导致了1997／1998年El Nino事件迅速发生、异常强大。     

El Ni(n)o和La Ni(n)a事件对东亚冬、夏季风循环的影响

通过合成的El NiNo和La NiNa的分析发现,一般一个El Nino或La Nina事件大致可以分成爆发前的冬季、发展期的夏季、盛期时的冬季和衰亡期的夏季四个阶段.在此基础上利用NCEP再分析环流资料和中国降水资料分析了东亚冬、夏季风对E1 Nino和LaNina的响应,结果发现,E1 Nino和La Nina事件显著地影响了东亚冬、夏季风的循环.E1Nino爆发前的冬季在东亚地区往往有异常强的北风;El Nino发展期的夏季,西太平洋副热带高压偏弱,同时影响我国的西南气流偏弱,从而江淮地区和南方沿海地区多雨,长江中游和华北地区少雨;E1 Nino盛期的冬季东亚地区则出现异常的南风;而E1 Nino衰亡期的夏季,西太平洋副热带高压偏强,同时影响我国的西南气流偏强,从而江淮地区少雨,华北、东北以及洞庭湖、鄱阳湖地区多雨.La Nina对东亚冬、夏季风循环的影响则与El Nino大致相反,但它的影响不如El ino的影响显著.对强、弱东亚冬季风后的夏季中国降水异常的分析则表明,正是由于与El Nino或La Nina事件有关的海温异常对东亚冬、夏季风循环的影响才导致了东亚冬季风与随后的夏季风存在着紧密的联系;当冬季风异常不是由与ElNiNino或La Nina事件有关的海温异常所引起时,两者之间就缺少显著的联系.     

El Ni?o和La Ni?a事件对东亚冬、夏季风循环的影响

通过合成的El NiNo和La NiNa的分析发现,一般一个El Nino或La Nina事件大致可以分成爆发前的冬季、发展期的夏季、盛期时的冬季和衰亡期的夏季四个阶段.在此基础上利用NCEP再分析环流资料和中国降水资料分析了东亚冬、夏季风对E1 Nino和LaNina的响应,结果发现,E1 Nino和La Nina事件显著地影响了东亚冬、夏季风的循环.E1Nino爆发前的冬季在东亚地区往往有异常强的北风;El Nino发展期的夏季,西太平洋副热带高压偏弱,同时影响我国的西南气流偏弱,从而江淮地区和南方沿海地区多雨,长江中游和华北地区少雨;E1 Nino盛期的冬季东亚地区则出现异常的南风;而E1 Nino衰亡期的夏季,西太平洋副热带高压偏强,同时影响我国的西南气流偏强,从而江淮地区少雨,华北、东北以及洞庭湖、鄱阳湖地区多雨.La Nina对东亚冬、夏季风循环的影响则与El Nino大致相反,但它的影响不如El ino的影响显著.对强、弱东亚冬季风后的夏季中国降水异常的分析则表明,正是由于与El Nino或La Nina事件有关的海温异常对东亚冬、夏季风循环的影响才导致了东亚冬季风与随后的夏季风存在着紧密的联系;当冬季风异常不是由与ElNiNino或La Nina事件有关的海温异常所引起时,两者之间就缺少显著的联系.     

SVD相空间分析方法及其在海气耦合关系中的初步应用

利用非线性动力学中的相空间概念和场诊断分析中的SVD技术,提出了一种SVD相空间分析方法.应用该方法研究了热带太平洋E1 Nino区SST与东亚500 hPa环流场的关系.结果表明这种SVD相空间分析,优于EOF相空间分析,它不仅能在两个场耦合联系的基础上分析两场自身的变化过程和状态特征,而且能够揭示两场之间的内在相互联系;前期冬半年东亚冬季风异常偏强(弱)时,将导致未来El Nino(La Nina)事件的发生;前期El Nino(La Nina)事件,将导致未来冬半年东亚冬季风异常弱(强);由此建立了东亚冬季风与El Nino(La Nina)事件相互作用的概念模型,指出了东亚冬季风异常变化与El Nino(La Nina)事件互为双方发生发展的重要机制.     

关于ENSO事件及其对中国气候影响研究的综述

Nino指数和SOI是表征ENSO事件的两个主要特征值。根据Nino 3．4区指数变化,1950年以来共发生15次El Nino事件和11次LaNina事件。El Nino年,热带中、东太平洋上的岛屿及沿岸国家多暴雨洪涝,印度、印度尼西亚、澳大利亚等国家发生持续干旱,中国东北地区夏、秋季降水及年降水都偏少,江南地区降水偏多;太平洋和大西洋地区发生的热带风暴以及登陆中国的台风数都比常年偏少;加拿大西南部和美国北部暖冬,东亚夏季低温,中国常出现暖冬凉夏。La Nina年则基本上相反,赤道太平洋中、东部地区干旱少雨,西太平洋上的台风和大西洋飓风及登陆中国的台风明显增多,中国汛期主要雨带偏北,易出现热夏寒冬。     

热带太平洋异常暖水期的大尺度海洋-大气相互作用

本文利用一个简单的海气耦合模式研究了赤道太平洋异常暖水期(El Nino)的大尺度海气相互作用效应.研究主要集中于有关El Nino期间在热带太平洋上空观测到的双元自然态可能存在的海气反馈机制问题.数值实验的结果表明,西太平洋和东太平洋上空的表面风在相互作用中起着明显不同的作用.相互作用的净结果是沿赤道产生一个持久缓慢西移的正海平面温度距平,这与观测相符.同时也表明,由于太平洋Walke环流和大尺度海洋异常之间的耦合作用的结果,一个相互作用系统较之非相互作用系统更可能支持强 El Nino事件.     

太平洋混合层厚度(dml)年际异常的初步分析

用太平洋区域30a逐月混合层厚度(dml)及浅层海温(Ts)距平资料,分析了20°S以北太平洋区域dml年际变率的地理分布和季节变化,得到两个纬向dml高变率带,它们分别位于北太平洋(45°N附近)和赤道中、西太平洋.重点分析了赤道太平洋dml高变率带,并对其上混合层气候位置、dml年际异常与El Nino事件关系及伴随强El Nino事件的dml正异常东传等作了初步分析.     

热带太平洋、印度洋海温异常对处于厄尔尼诺事件成熟期的东亚Hadley环流的影响

分析了热带太平洋El Nino事件和热带印度洋海盆一致的暖海温异常事件（记为暖海盆模态）与东亚Hadley环流的关系及海温异常对东亚Hadley环流的影响。结果表明：（1）东亚Hadley环流与El Nino循环的关系密切,El Nino事件从开始到消亡的不同位相期,东亚地区表现为随位相变化的异常经向垂直环流,在El Nino成熟期由异常顺时针经向环流圈转换为异常逆时针经向环流圈,意味着东亚Hadley环流圈的显著减弱。（2）冬季Nino3指数、赤道印度洋海盆一致型模态指数（IOBMI）与东亚Hadley环流指数间呈负相关关系,相关系数分别为-0.42、-0.39,远超过0.01信度的显著性检验,表明当El Nino事件和印度洋暖海盆模事件发生时,东亚Hadley环流减弱。模拟结果与诊断分析结果一致。（3）鉴于印度洋海盆模态和太平洋El Nino事件的密切联系,在考虑冬季东亚Hadley环流变化时,应考虑El Nino事件和印度洋海盆一致型海温异常事件的共同作用。数值试验结果表明两大洋的共同作用会产生更强的东亚异常逆时针经向垂直环流,使得东亚Hadley环流显著减弱。     

1982—83年厄尼诺现象与西北太平洋夏季(6—8月)低纬环流特征的初步分析

1982—83年的厄尼诺和南方涛动是本世纪最强的一次ENSO(El-Nino/Southern Oscill-ation)事件。本文分析对比了El-Ni(?)o当年(1982)夏季(6—8月)和El-Nino次年(1983)夏季的西北太平洋低纬度环流特征发现有明显的差异,在1982年夏季,西北太平洋副热带高压明显偏弱;850hPa低纬度西风较强;200hPa上低纬度东风较强,在赤道海洋上已建立了沃克反环流,根据1982年和1983年夏季向外的长波辐射差异图可发现菲律宾以东洋面上ITCZ活跃。而在1983年夏季的低纬度环流几乎与1982年夏季的相反。这两年上述的差异是与赤道太平洋中部或东部的海温异常增暖有关的。      

山西省夏季年际气候异常研究1.山西省一致多雨或少雨型

利用美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料以及山西64个测站的月降水量等资料,采用EOF分解和合成分析方法研究了1960-2003年山西夏季降水的年际变化异常以及时空特征.利用EOF方法分析山西夏季降水,第一类雨型是山西省夏季一致多雨型,并给出此类异常雨型的时空分布和相应的典型年份.山西省夏季降水趋势分析表明,自1960年以来山西省夏季降水趋于减少.从500hPa位势高度场、纬向风、850hPa风场、700hPa水汽场、海温场等物理量场分析表明,山西夏季一致多雨年对应偏强的东亚夏季风,一般出现在La Nina事件(冷水事件)发生的当年和El Nino事件(暖水事件)发生的来年,中高纬度地区易出现纬向排列的 - -环流异常纬向分布型,大陆地区为一个异常槽和两个异常脊,乌拉尔山以东地区和鄂霍次克海是异常高压脊,而贝加尔湖地区是一个异常低压槽.山西省夏季一致少雨年对应偏弱的东亚夏季风,一般出现在El Nino事件(暖水事件)发生的当年和La Nina事件(冷水事件)发生的来年,与一致多雨年相反,中高纬度地区通常呈现纬向排列的- - 环流异常纬向分布型,大陆地区出现两个异常槽和一个异常脊.山西省夏季第一类雨型的发生与中高纬度地区纬向排列的环流异常分布和赤道太平洋海温异常有关系.     

热带太平洋经向风应力异常与 El Nino 的发生--Ⅱ)动力学分析

第一部分(Zhang et al.,2001)的资料分析表明,El Nino事件发生之前在赤道中东太平洋存在着显著的异常经向风应力辐合.为了分析这种超前的辐合经向风应力距平在其后的ElNino事件发生中的动力作用,本文利用简单热带海洋动力学模式,从动力学上研究了热带海洋对关于赤道辐合的理想经向风应力强迫的响应,指出赤道东太平洋出现在El Nino事件之前的辐合经向风应力异常有利于El Nino事件的发生.辐合的经向风应力强迫作用于热带海洋,会激发出西传的Rossby波,使得赤道附近的海洋混合层变厚.由于耗散的影响,最大的增厚区位于强迫区域.当这个强迫作用于赤道东太平洋时,这将有利于E1 Nino事件发生;另一方面,Rossby波响应在赤道及其附近使得表层海水向西流动,中东太平洋表层水的不断向西输送有利于表层水在西太平洋堆积,为后来暖事件的发生累积能量.