2014—2016年超强厄尔尼诺事件的气候影响

2014—2016年,赤道中东太平洋发生了一次超强厄尔尼诺事件,此次事件于2015年11月达到峰值,12月开始衰减。其峰值强度超过了1951年以来另外两次超强厄尔尼诺事件（1982/1983年和1997/1998年）的强度,成为了1951年以来最强的事件。截至2016年4月,事件已持续20个月,也成为了1951年以来持续时间最长的厄尔尼诺事件。在这次事件的发展过程中,热带太平洋至东亚副热带地区的大气环流表现出了显著的响应特征：赤道中东太平洋对流活动加强,异常上升运动发展,而赤道西太平洋对流活动受抑制,异常下沉运动控制;菲律宾附近异常反气旋生成并发展加强,西太平洋副热带高压强度偏强、西伸脊点异常偏西,尤其2015年冬季副热带高压强度为1980年以来最强。与此同时,2015年秋、冬季,我国长江以南大部降水偏多,尤其冬季华南地区（广东、广西、海南三省区）平均降水量达历史第一,较常年偏多1.6倍以上。近期,超强厄尔尼诺正处于衰减阶段,但是考虑到热带印度洋暖海温的“接力”作用,厄尔尼诺事件对2016年春、夏季我国气候异常的影响可能仍将持续。     

1997年全球重大气候事件概述

近年来,全球气候持续偏暖,１９９７年又成为一个多世纪以来最暖的一年。年内赤道中、东太平洋发生了一次本世纪最强的厄尔尼诺事件,全球气候受到重大影响,特别是热带地区出现了大范围的气候异常,高温干旱、暴雨洪水事件此起彼伏,连续不断,造成严重灾害。欧洲、北美前冬和春季严寒多雪;欧洲夏季暴雨频繁,中欧发生了百年不遇的特大洪水;中国北部和朝鲜出现罕见的持续高温干旱天气;美国和加拿大边境地区发生了一百多年来最严     

两类厄尔尼诺(拉尼娜)事件对河南夏季降水的影响

根据厄尔尼诺(拉尼娜)事件发生以后冬季赤道东太平洋海温距平的月际差,将厄尔尼诺(拉尼娜)事件分为冬季增强和减弱型,并分析了两种类型和河南省夏季降水之间的关系及影响原因.     

两类厄尔尼诺（拉尼娜）事件对河南夏季降水的影响

根据厄尔尼诺(拉尼娜)事件发生以后冬季赤道东太平洋海温距平的月际差，将厄尔尼诺(拉尼娜)事件分为冬季增强和减弱型，并分析了两种类型和河南省夏季降水之间的关系及影响原因。     

2015/2016年超强厄尔尼诺事件气候监测及诊断分析

文章基于国家气候中心现行厄尔尼诺监测和诊断业务规范,分析了2015/2016年厄尔尼诺事件的现状及其演变过程,并将之与1982/1983年以及1997/1998年厄尔尼诺事件做对比。监测结果表明,2015/2016年厄尔尼诺事件是自1951年以来继1982/1983年和1997/1998年厄尔尼诺事件之后的第三次超强厄尔尼诺事件,并且在持续时间、峰值强度、累计海温距平和海温距平连续超过2.0℃的时间等指标上均强于前两次超强厄尔尼诺事件。赤道中西太平洋的多次西风爆发过程驱动次表层异常暖海温东传,使得厄尔尼诺事件发展。与前两次超强厄尔尼诺事件对比发现,2015/2016年厄尔尼诺事件盛期暖海温中心强度和范围较前两次事件偏小,南方涛动强度较前两次偏弱,西风爆发过程中西风异常强度也小于前两次事件。     

2015/2016年强厄尔尼诺过程及其对全球和中国气候的主要影响

根据全球气候系统和中国的最新观测资料,分析了2015/2016年ENSO循环过程,讨论了强厄尔尼诺过程对2015年全球温度和极端天气气候灾害的可能影响,重点研究了其对中国夏季和秋冬转换季节的降水异常的影响。指出自2015年春季开始,厄尔尼诺条件迅速发展,使得2015年厄尔尼诺成为有观测记录以来最强的三次厄尔尼诺之一,同时由于前期(2014年春季开始)赤道太平洋异常热状况的维持,这次厄尔尼诺也可以视为最长的厄尔尼诺过程。受到长期气候变化趋势和强厄尔尼诺等共同影响,2015年全球地表温度和中国陆面气温均创有观测以来的最高记录。强厄尔尼诺事件在2015年给全球许多地区带来了灾害性天气气候事件,也使得中国夏季华北地区,特别是河套地区、内蒙古中部和环渤海湾地区降水显著减少,并造成一些地区夏季严重干旱。在2015年11-12月厄尔尼诺峰值时期,受到西北太平洋对流层低层菲律宾反气旋性异常环流和中高纬度欧亚-太平洋遥相关型负位相异常环流的共同影响,中国东部出现偏南风异常,造成南方地区降水明显增多,而北方地区偏北风气流受到抑制,PM2.5浓度异常偏高,雾霾天气频繁发生。目前,这一事件快速减弱,但其对全球和中国气候的影响在未来几个月仍将持续。      

热带太平洋盐度年际变化对海表温度异常作用比较：1997/1998、2014/2015和2015/2016年El Niño事件

海洋盐度变化为研究气候变化的机制提供了一个新的视角。本文通过对比1997/1998年、2015/2016年两次强厄尔尼诺（El Ni?o）事件和2014/2015年特殊El Ni?o事件,对盐度变化及其影响海表面温度异常（SSTA）的物理过程进行了比较分析。研究表明,El Ni?o和南方涛动（El Ni?o–Southern Oscillation, ENSO）发展的强弱与热带西太平洋大范围海表层盐度异常（SSSA）及其向东扩散的差异有明显关联。1997/1998、2015/2016年赤道东太平洋SSTA的增暖,对应两次强El Ni?o事件,在发生年4月,中西太平洋海域出现了明显的负SSSA,之后东移至日期变更线以西,SSSA引发的混合层深度（MLD）变浅、障碍层厚度（BLT）变厚,导致热带中—西太平洋表层升温增强,促使了赤道中太平洋的早期变暖;2014/2015年弱El Ni?o事件虽然在发生年4月,位于赤道中西太平洋出现了负SSSA,但没有发展东移,导致BLT的增厚过程减弱,对表层温度的调制作用减弱甚至消失。三次事件对应的盐度变化过程中,水平平流和淡水通量（FWF）引起的表层强迫是影响盐度收支的主要因子,水平平流影响盐度异常的前期变化,触发事件的发生;热带太平洋西部降水引起的FWF负异常的影响最为显著,对ENSO异常信号出现后SSSA的维持起决定性作用。相比较两次强El Ni?o事件,2014/2015年El Ni?o对应的早期FWF负异常没有发展和东移,并且之后迅速减弱,导致中西太平洋盐度负趋势减缓,MLD加深,BLT变薄,促使上表层海水冷却,抑制了赤道东太平洋的早期变暖和ENSO发展。研究结果表明,盐度变化与ENSO密切相关,热带中西太平洋海域早期表层盐度变化可能可以作为SSTA的指数。特别地,SSSA在调节SSTA时,不仅影响它的强度,而且可以作为判断ENSO是否发展及其强弱的前兆因子。     

对厄尔尼诺事件和海洋环流的数值模拟研究

用太平洋海洋环流模式，模拟研究热带太平洋海温和环流的年际变化特征和机制．用观测的逐月风应力强迫模式，模拟１９７１～１９９５年发生的主要厄尔尼诺事件．说明风应力异常对厄尔尼诺生成起主要作用．对海温异常峰值附近３个月海温和洋流的综合分析表明：在厄尔尼诺事件时，１６０°Ｗ以西温跃层上升，以东温跃层下降，温跃层的东西倾斜显著变小．同时沿赤道的垂直环流圈减弱，中东赤道太平洋涌升流、海表层向西的赤道洋流和次表层向东的赤道潜流都减弱且厚度减小；在反厄尔尼诺时，情况则相反．     

2015年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

对2015年海洋和大气环流异常特征进行分析,讨论这些异常特征对中国气候的主要影响。结果表明:2015年东亚冬季风强度较常年略偏弱,冬季风季内变化特征显著,初冬强度偏强,隆冬和后冬转为偏弱。受其影响,冬季我国大部分地区气温较常年同期偏高,但季内变化显著,初冬冷、隆冬和后冬暖。2015年,赤道太平洋出现了一次超强厄尔尼诺事件,2014年5月至2015年11月厄尔尼诺综合区累计海温指数已达23.0℃,成为历史上最强厄尔尼诺事件。加之,4月以来印度洋一致偏暖模态及偶极模态正位相发展,使得夏季太平洋副热带高压偏强、偏西、偏南,导致我国南方多雨而北方少雨。2015年南海夏季风爆发时间与常年一致,结束偏晚2候,强度偏弱。     

厄尔尼诺对广西气候变化的影响

用t检验和χ2检验的方法,分析了厄尔尼诺事件这一强信号对广西气候变化的影响.本文用赤道东太平洋特定区域(100S～5N0、900W～80W0)的海温指数来确定厄尔尼诺年.采用t检验和χ2检验方法,对厄尔尼诺与广西80余站从建站至1997年的逐月气温、降水量的关系分别进行统计检验,结果表明:     

超强厄尔尼诺事件海洋学特征分析与预测回顾

2015/2016年厄尔尼诺事件被认为是一次与1982/1983和1997/1998年相当的超强事件。基于多套再分析数据,比较了此次事件的海洋上层变量主要特征与历史上两次超强事件的异同,并利用热带太平洋混合层热收支方程对主要物理过程进行了定量分析。研究认为,2015/2016年事件前期为异常高海温东传特征,且前期形成了一次弱的中太平洋型暖事件;但后期表现为弱西传特征,在成熟位相转换成东太平洋型强厄尔尼诺。此次事件中伴随着多次西风爆发事件和开尔文波东传,但赤道开尔文波在盛期基本维持在中东太平洋而不继续东传,赤道外罗斯贝波西传特征亦不明显。相比之下,此次事件在发展-成熟期前后的赤道“热容量放电”过程更加明显些。此次事件异常暖中心位置偏西,其主要原因很可能与赤道东太平洋的强东风异常和冷海水上翻,以及纬向洋流异常和次表层温度异常分布偏西有关;东边界冷水入侵,削弱赤道东太平洋海温异常程度,可能是此次事件位置偏西的直接原因。在海洋上层热量收支中,此次事件中温跃层反馈是促进海温升高和位相转换的最关键过程,纬向平流反馈项亦发挥了重要作用,两种过程共同形成了超强的升温幅度和偏西的异常暖海温分布型。中国国家气候中心新一代ENSO预测系统（SEMAP2.0）每年两次的实际会商预测中给出了较为合理的预测,特别是考虑前期海洋变化预报因子信息的统计模型更好地预测出了海温异常的波动演变状况,成为多方法集合（MME）的重要成员。      

两次超强厄尔尼诺事件海温异常与次年中国东部夏季降水特征对比

利用NOAA逐月海表温度(SST)资料,NCEP/NCAR风场、高度场和比湿再分析资料和国家信息中心提供的753站逐日降水资料,对比分析了1997/1998年和2015/2016年两次强厄尔尼诺事件的海温异常分布特征、次年中国东部夏季降水以及环流异常特征,结果表明:1)2015/2016的厄尔尼诺事件是自1950年以来持续时间最长,强度最强的一次事件,日界线附近的海温较1997/1998年的偏高。2)1997/1998年厄尔尼诺事件次年华南西部、江南北部到长江流域、黄淮北部到华北南部以及我国东北地区降水较常年偏多。而2015/2016年厄尔尼诺事件次年降水范围和强度相对较小,强雨带主要分布在长江流域一带、黄淮地区和华北一带及河套北部。3)1997/1998年事件次年夏季西北太平洋副热带高压强盛,位置偏西,脊线偏南,向上垂直质量输送异常偏强、高低层水平风场配合以及水汽通量异常辐合偏强均有利于长江流域一带以及我国东北地区降水产生,而2015/2016年事件次年的副高相对偏弱,且脊线位置偏北、偏东,水平、垂直异常环流和水汽偏弱,因此降水范围和程度较1997/1998年的偏弱。从海温分布型和次年对我国东部夏季降水造成的影响上看,2015/2016年的超强厄尔尼诺事件有别于传统东部型事件。     

2015/2016厄尔尼诺事件的衰减位相及其对应的西北太平洋环流异常

利用季节平均Had ISST海温、CMAP降水及NCEP风场数据,分析了2015/2016超级厄尔尼诺衰减期的特征及其对应的西北太平洋大气环流异常。结果表明:2015/2016厄尔尼诺事件除了成熟位相冬季强度大以外,还具有在随后春季衰减快,到夏季就消亡的特征。伴随着厄尔尼诺的迅速衰减,西北太平洋有较强的反气旋环流异常维持。厄尔尼诺衰减位相与西太反气旋异常存在相互作用。一方面,由于此次厄尔尼诺事件强度强,衰减期热带印度洋有显著的暖海温异常从冬季一直维持到夏季,有利于西太反气旋的增强和维持。另一方面,西太反气旋环流异常的维持及其南侧东风异常的发展使得中东太平洋正海温异常减弱,令厄尔尼诺事件快速衰退。此外,通过与1982/1983和1997/1998年比较发现,这三次超强厄尔尼诺事件虽强度相当,但衰减位相及与之相联系的西太反气旋异常都不尽相同。1982/1983事件衰减慢,维持时间长,对应的西太反气旋强度弱。而1997/1998事件衰减快,维持时间短,对应的西太反气旋强度在春季和夏季都强盛维持。2015/2016事件的衰减速度明显快于1982/1983事件,对应的西太反气旋也强于1982/1983事件,由于2015/2016事件增暖中心偏向于中东太平洋,而这里是厄尔尼诺衰减过程中负海温异常最先出现的区域,因此尽管2015/2016事件中西太反气旋异常的强度弱于1997/1998事件,但衰减速度及衰减位相维持时间与1997/1998相当。本文研究结果表明厄尔尼诺衰减与西太反气旋异常之间的关系较为复杂,需进一步研究。     

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。     

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。     

1997/1998年ElNio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-Doherty Earth Observatory)海表温度资料和NCEP/NCAR再分析风场资料,分析了1997/1998年ElNio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ElNio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Ni o3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ElNio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Nio3区海表温度增...     

春季赤道东太平洋海温异常与东亚夏季风的关系

定义了新的东亚季风指数,分析表明该季风指数能够更好地反映西太平洋副高的季节变化和年际变化。以此为基础讨论了春季赤道东太平洋海温异常、夏季西太平洋副高及东亚夏季风三者之是的关系,指出春季赤道东太平洋海温偏暖年,夏季西太平洋副高偏南、偏强、偏西,东亚夏季风偏弱,长江流域夏季多雨,华南、河套及其以东地区少雨;春季赤道东太平洋海温偏冷年则反之。     

江西夏季旱涝的环流特征分析及厄尔尼诺和海温对旱涝的影响

对江西夏季（ 6～ 8月）旱涝的同期北半球 500 hPa环流特征进行分析,得出了多雨年和少雨年在东亚不同的环流型;指出鄂霍茨克海阻高和西太平洋副高是影响江西夏季旱涝的主要天气系统;并进一步分析了厄尔尼诺和赤道东太平洋海温对我省夏季降水的影响,对影响的机理作了粗浅的探讨。     

1982年夏季热带大气环流异常与ElNino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.     

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。