1982—2009年冬夏两季热带季节内振荡的趋势特征

采用1982—2009年美国国家海洋与大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)逐日向外长波辐射(outgoing longwave radiation,OLR)资料,利用EOF方法,分析了20～70 d北半球夏季(6—9月)季节内振荡(boreal summer intraseasonal oscillation,BSISO)与冬季(12月—次年2月)季节内振荡(也称Madden-Julian Oscillation,MJO)不同的强度趋势。结果表明:BSISO指数有明显加强的趋势,而MJO指数的趋势则不明显。进一步利用频率—波数分析方法将季节内振荡(intraseasonal oscillation,ISO)分成西传和东传两部分。结果表明:东传的BSISO在其活动中心——热带印度洋地区有显著加强的趋势,而东传的MJO在其活动中心的趋势则不明显,仅在其活动中心西南部即热带印度洋西南部有减弱的趋势。为探究其原因,文章进一步分析了海表温度(sea surface temperature,SST)和纬向风垂直切变的趋势变化。结果表明:1982—2009年,西太平洋和印度洋SST无论冬夏均持续增暖,SST并不能解释冬夏两季ISO不同的趋势特征;而夏季热带印度洋地区对流层中低层东风垂直切变减弱,冬季海洋性大陆地区东风垂直切变增强。由此认为:热带印度洋东风垂直切变减弱有可能有利于东传的BSISO加强;而海洋性大陆地区东风垂直切变加强有可能削弱东传的MJO,但这种减弱效应被冬季海洋性大陆地区增强的上升运动产生的加强效应抵消,所以MJO的变化趋势并不显著。     

全球变暖、AMO、IPO对全球陆地降水变化的相对贡献

本文探究了不同海表温度（SST）模态对6—8月和12月—次年2月全球陆地降水的趋势以及年代际变化的相对贡献。首先对热带地区陆地降水和SST进行SVD分析,得到影响陆地降水的趋势和年代际变化主要的海洋模态为：海洋中的全球变暖（Global Warming,GW）、大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）和太平洋多年代际振荡（Interdecadal Pacific Oscillation,IPO）。其次利用多元线性回归模型进一步定量评估了全球变暖、AMO和IPO对不同地区陆地降水的相对贡献大小。结果表明,全球变暖对陆地降水变化的贡献在冬夏季都是最大的,AMO在6—8月的贡献次之。IPO在12月—次年2月的贡献次之。不同纬度带,三者的贡献不同。GW的贡献在6—8月期间对10°N以北地区较大,南半球受GW的贡献相对较小,GW在12月—次年2月对40°N以北降水贡献异常显著;AMO主要在6—8月对10°～40°S和50°～60°S纬度带上的降水变化的贡献比较大;而IPO主要在12月—次年2月对北半球中纬度降水变化的贡献比较大。GW对许多地区降水变化的方差贡献都是最大的,例如6—8月期间,对北美洲东北部和亚洲降水变化贡献最大,12月—次年2月期间,对欧洲降水变化贡献最大。AMO对6—8月降水变化的方差贡献最大的区域为非洲萨赫勒、西伯利亚和南美洲。12月—次年2月期间,IPO对美国西南部的降水变化贡献最大,此外,北美洲东北部、南美洲西北部、非洲南部、澳大利亚东部、南亚季风区和我国北部的降水在12月—次年2月期间同样受IPO影响显著。进一步利用信息流的方法,探究了GW、AMO和IPO与陆地降水变化之间的因果关系,验证了上述结论。     

东亚夏季PJ遥相关型的年际及年代际变化机理

利用夏季东亚地区500 h Pa高度场和菲律宾附近的降水场进行SVD分析,将东亚500 h Pa高度场对应的时间序列定义为PJ指数,该指数不仅清楚地反映PJ型的年际变化,而且反应出PJ型的年代际变化,即500 h Pa高度场型态在20世纪70年代末由"气旋、反气旋、气旋"型突变为"反气旋、气旋、反气旋"型。本文研究表明PJ指数的年际变化与ENSO事件有密切的联系:El Ni1o事件通过电容器充电效应使印度洋海温增暖,而增暖的印度洋海温在菲律宾海附近强迫出异常反气旋,并沿东亚沿岸激发出PJ遥相关型。而PJ型态的年代际变化与热带印度洋SST的持续增暖有关。虽然许多学者认为是菲律宾附近海温异常引起对流异常,并沿东亚沿岸激发出PJ遥相关型,但我们认为该区域的海温变化并不是造成PJ型年际和年代际变化的原因,而是由于该区域有反气旋(或者气旋)异常,从而辐射增加(减少),蒸发减弱(增加),温跃层下降(上升),SST变暖(变冷),该区域的海温变暖意味着对流是减弱的。本文进一步利用大气环流模式ECHAM5.4进行数值试验,结果表明:当热带印度洋增暖时,在菲律宾海附近强迫出反气旋,并沿东亚激发出"反气旋、气旋、反气旋"PJ遥相关型。