热带太平洋海表温度年际变化对降水季节内振荡的影响

根据 １９８２—１９９２年期间的日平均 ＭＳＵ（Ｓｐｅｎｃｅｒ, １９９３）海洋降水和 ５天平均的ＣＭＡＰ（Ｘｉｅ＆ Ａｒｋｉｎ, １９９７）降水观测资料,分析了热带太平洋大气季节内振荡（ＭＪＯ）的年际变化特征。在太平洋海表温度（ＳＳＴ）年际变化的正常年份（１９８２—８３年, １９８６—８８年, １９９１—９２年）,均有明显的ＭＪＯ信号传到日界线以东并在中、东太平洋维持数月。热带ＭＪＯ活动强度的年际变化与局地ＳＳＴ的变化存在正相关。中、东太平洋降水的季节内振荡的年际变化与热带太平洋ＳＳＴ的最强正相关在Ｎｉｎｏ３区附近。以观测ＳＳＴ场强迫ＣＣＭ３大气模式的数值试验基本上真实地再现了１１年期间热带太平洋降水季节内振荡的年际变化总趋势,但模拟季节内振荡的强度较观测平均偏弱。对比分别采用周平均和月平均ＳＳＴ强迫场的积分结果,发现在中、东太平洋,二个积分模拟的降水季节内振荡强度的年际变化接近并且趋势与观测基本一致,而在西太平洋二个积分的模拟结果差别较大。这表明在热带中、东太平洋,ＳＳＴ强迫的年际变化对ＭＪＯ强度的变化有强的制约。而在ＭＪＯ总体活跃的热带西太平洋,ＳＳＴ强迫场的季节变化对模拟ＭＪＯ活动也有较大影响。ＣＣＭ３模拟     

Assessment of interannual sea surface salinity variability and its effects on the barrier layer in the equatorial Pacific using BNU-ESM

As salinity stratification is necessary to form the barrier layer (BL), the quantification of its role in BL interannual variability is crucial. This study assessed salinity variability and its effect on the BL in the equatorial Pacific using outputs from Beijing Normal University Earth System Model (BNU-ESM) simulations. A comparison between observations and the BNU-ESM simulations demonstrated that BNU-ESM has good capability in reproducing most of the interannual features observed in nature. Despite some discrepancies in both magnitude and location of the interannual variability centers, the displacements of sea surface salinity (SSS), barrier layer thickness (BLT), and SST simulated by BNU-ESM in the equatorial Pacific are realistic. During El Niño, for example, the modeled interannual anomalies of BLT, mixed layer depth, and isothermal layer depth, exhibit good correspondence with observations, including the development and decay of El Niño in the central Pacific, whereas the intensity of the interannual variabilities is weaker relative to observations. Due to the bias in salinity simulations, the SSS front extends farther west along the equator, whereas BLT variability is weaker in the central Pacific than in observations. Further, the BNU-ESM simulations were examined to assess the relative effects of salinity and temperature variability on BLT. Consistent with previous observation-based analyses, the interannual salinity variability can make a significant contribution to BLT relative to temperature in the western-central equatorial Pacific.     

Simulation of salinity variability and the related freshwater flux forcing in the tropical Pacific: An evaluation using the Beijing normal university earth system model (BNU-ESM)

The climatology and interannual variability of sea surface salinity(SSS) and freshwater flux(FWF) in the equatorial Pacific are analyzed and evaluated using simulations from the Beijing Normal University Earth System Model(BNU-ESM).The simulated annual climatology and interannual variations of SSS, FWF, mixed layer depth(MLD), and buoyancy flux agree with those observed in the equatorial Pacific. The relationships among the interannual anomaly fields simulated by BNU-ESM are analyzed to illustrate the climate feedbacks induced by FWF in the tropical Pacific. The largest interannual variations of SSS and FWF are located in the western-central equatorial Pacific. A positive FWF feedback effect on sea surface temperature(SST) in the equatorial Pacific is identified. As a response to El Ni ?no–Southern Oscillation(ENSO),the interannual variation of FWF induces ocean processes which, in turn, enhance ENSO. During El Ni ?no, a positive FWF anomaly in the western-central Pacific(an indication of increased precipitation rates) acts to enhance a negative salinity anomaly and a negative surface ocean density anomaly, leading to stable stratification in the upper ocean. Hence, the vertical mixing and entrainment of subsurface water into the mixed layer are reduced, and the associated El Ni ?no is enhanced. Related to this positive feedback, the simulated FWF bias is clearly reflected in SSS and SST simulations, with a positive FWF perturbation into the ocean corresponding to a low SSS and a small surface ocean density in the western-central equatorial Pacific warm pool.     

印度洋海温年际异常与热带夏季季节内振荡的关系及其数值模拟研究

利用观测分析资料和SINTEX-F海气耦合长时间(70年)数值模拟结果,分析了印度洋海温年际异常与热带夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态之间关系及其物理过程。结果表明,印度洋海温年际异常与热带BSISO关系密切,当印度洋为正(负)偶极子情况,中东印度洋北传BSISO减弱(加强);当印度洋为正(负)海盆异常(BWA)情况,印度洋西太平洋赤道地区(40°E -180°)东传BSISO加强(减弱)。印度洋海温年际变化通过大气环流背景场和BSISO结构影响热带BSISO不同传播模态强度的年际变化。在负(正)偶极子年夏季,由于对流层大气垂直东风切变加强(减弱),对流扰动北侧的正压涡度、边界层水汽辐合加强更明显(不明显),导致形成BSISO较强(弱)的经向不对称结构,因此北传BSISO偏强(减弱)。印度洋BWA模态通过影响赤道西风背景以及海气界面热力交换,导致赤道东传BSISO强度产生变化。在正BWA年夏季,赤道地区西风较明显,当季节内振荡叠加在这种西风背景下,扰动中心的东侧(西侧)风速减弱(加强)更明显,海面蒸发及蒸发潜热减弱(加强)更明显,导致扰动中心的东侧(西侧)海温升高(降低)幅度更大,从而使边界层产生辐合(辐散)更强、水汽更多(少),因此赤道东传BSISO偏强;而在负BWA年,赤道地区西风背景减弱,以上物理过程受削弱使赤道东传BSISO偏弱。     

赤道中东太平洋表层水温异常与热带气旋活动的统计关系

利用1950-2005年西北太平洋热带气旋(TC)和赤道中东太平洋表层水温(SST)资料,统计分析了赤道中东太平洋表层水温异常与TC频数、强度、源地和路径等的关系.结果表明,赤道中东太平洋暖异常年:(1)TC发生频数偏少,较常年平均偏少2～3个,但强度偏强,强台风和超强台风发生数偏多,较常年平均偏多1个左右,且随着暖异常强度的增强,TC发生频数偏少,强度增强愈加明显;(2)TC生成位置偏东偏南,145°E以东海区TC生成频数较冷异常年和La Nina年增加明显;(3)TC路径偏东,转向路径出现频次增加,西向路径出现频次减少,从而导致日本东部海区TC通过频数增加,而我国南海和华东沿海TC通过频数减少;(4)在我国登陆的TC频数偏少,较常年平均偏少1～2个.赤道中东太平洋冷异常年,情况基本与上相反.上述影响主要是由于赤道中东太平洋SST异常导致大气环流发生异常造成的.     

热带太平洋海平面高度年际异常及其与中国夏季降水的关系

利用1980—2009年共30a的NCEP逐月GODAS海平面高度（sea surface height,SSH）和中国160站降水资料,系统分析了热带太平洋海平面高度季节变化及年际异常特征,初步探讨了海平面高度年际异常与中国夏季降水年际异常之间的相关关系。结果表明：1）热带太平洋海平面高度气候场总体呈＂V＂型分布,西高东低、西北部高于西南部;西北部高值区稳定少动,春夏季大于0.8m的范围较秋冬季略有扩大;西南部高值区春季范围最大且偏北,夏季最小且偏南;赤道区域海平面高度春秋季高于冬夏季。2）多年平均而言,热带西太平洋、西南太平洋的海平面高度年际异常最强,且冬春季较夏秋季更强,赤道中东太平洋年际异常也较大,且秋冬季异常强度和范围都更大,秋、冬和春季海平面高度年际异常与ENSO事件关系密切。3）当冬季发生ENSO事件,可利用热带太平洋海平面高度异常与中国夏季降水异常之间的同期相关关系,预测次年（ENSO事件衰减年）夏季江南地区特别是洞庭湖和鄱阳湖流域、青藏高原东部、江淮流域、内蒙东部降水可能偏多,黄河中下游流域的河套、华北地区以及华南则降水偏少     

基于卫星和Argo观测的阿拉伯海中北部海表盐度季节和年际变化

基于美国国家航天局（NASA）发射的水瓶座（Aquarius/SAC-D）卫星和欧洲航天局（ERA）发射的土壤湿度与海洋盐度（SMOS）卫星的观测资料,以及Argo海表盐度资料,重点分析了阿拉伯海中北部海表盐度的季节和年际变化.年平均情况下,Argo、Aquarius和SMOS表现出相似的海表盐度分布形态,均表现了阿拉伯海中北部高达36.5 psu的高盐特征.阿拉伯海中北部海表盐度在2—3月出现最低值,在4月之后快速升高,并在夏季西南季风的成熟阶段达到最高.阿拉伯海中北部海表盐度显著的季节变化与季风风场引起的大量蒸发和平流输送相关.夏季风期间,Ras al Hadd急流将来自阿曼湾的高盐水向东向南输送到阿拉伯海中北部海域,使海表盐度升高并达到最高值;冬季风期间,冬季风环流系统在印度半岛西侧海域形成向北的低盐水输送,造成阿拉伯海中北部海表盐度降低.该低盐水平流在冬季风后期能够影响到阿曼海.阿拉伯海中北部海表盐度年际变化主要与季风驱动的季风环流系统的变化相关,尤其是冬季风期间向北流动的印度西侧沿岸流的强弱与该区域海表盐度年际变化关系密切.     

海表温度差异对1998及2016年8月西北太平洋热带气旋生成频数的影响

基于1970—2016年Hadley中心海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和ECHAM4模式,研究了各海盆海表温度异常（SSTA）对1998和2016年这两个超级厄尔尼诺衰减年8月西北太平洋热带气旋（TC）生成及大尺度环流变化的可能影响。结果表明,热带印度洋和大西洋在1998与2016年几乎相反的SSTA型态是导致TC生成频数显著差异的主要原因之一,而热带和北太平洋SSTA在1998与2016年均分别在珠江三角洲和日本以南形成气旋性环流。1998年8月热带印度洋和大西洋SSTA产生的西北太平洋反气旋环流响应强于太平洋SSTA产生的气旋性环流异常,使西北太平洋受异常反气旋控制,减少TC的生成。2016年在三个大洋SSTA共同作用下,西北太平洋受异常气旋控制导致TC生成频数偏多。太平洋经向SSTA模在北半球副热带强迫出东西反向的跷跷板形势,在西北太平洋对流层产生的响应与实际变化相反,因此太平洋经向模对西北太平洋TC生成没有正的贡献。     

CMIP5多模式模拟两类El Niño海表盐度分布及与降水的关系

利用CMIP5提供的25个工业革命前控制试验（piControl）模拟数据评估了热带太平洋两类El Ni?o（即东部EP和中部CP型El Ni?o）的海表盐度（SSS）空间结构差异及其与海表温度（SST）和降水的关系。结果表明:（1）大部分模式能够模拟出EP和CP型空间结构,两类El Ni?o中的SST、降水和SSS的空间技巧评分依次减小,其中,EP型SST和降水水平分布的模拟能力强于CP型,SSS则为CP型强于EP型,CP型模拟的SST、SSS和降水异常中心位置较EP型偏西且强度偏弱;（2）CP型SST、降水和SSS三者空间分布的线性一致性比EP型好,即在CP型中,SST影响降水,进而影响SSS,同时SSS对SST调制的反馈机制较显著,而对于EP型,由于海洋水平平流和非局地效应等因素,使得SST与SSS空间对应较差;（3）依据多模式模拟的SSS空间技巧评分高低将CMIP5模式分为两类,技巧评分低（高）的模式模拟的SST、SSS和降水异常值的中心位置偏西（偏东）,引起中心位置偏移的原因与模式模拟赤道太平洋冷舌的位置有关,即赤道太平洋冷舌西伸显著,导致发生El Ni?o时SST异常变暖西伸显著,进而使得降水异常和SSS异常位置偏西。同时,技巧评分低的模式还易出现向东南延伸的负SSS异常,原因是双赤道辐合带的东南分支过于明显,即降水偏多,导致SSS偏淡。SSS变化会影响ENSO的发生发展。因此,探讨两类El Ni?o盐度分布的差异及相关物理场的关系,为提高模式的气候模拟和预测提供有益的借鉴。     

CMIP5多模式模拟两类El Ni(n)o海表盐度分布及与降水的关系

利用CMIP5提供的25个工业革命前控制试验(piControl)模拟数据评估了热带太平洋两类El Ni(n)o(即东部EP和中部CP型El Ni(n)o)的海表盐度(SSS)空间结构差异及其与海表温度(SST)和降水的关系.结果表明:(1)大部分模式能够模拟出EP和CP型空间结构,两类El Ni(n)o中的SST、降水和SSS的空间技巧评分依次减小,其中,EP型SST和降水水平分布的模拟能力强于CP型,SSS则为CP型强于EP型,CP型模拟的SST、SSS和降水异常中心位置较EP型偏西且强度偏弱;(2) CP型SST、降水和SSS三者空间分布的线性一致性比EP型好,即在CP型中,SST影响降水,进而影响SSS,同时SSS对SST调制的反馈机制较显著,而对于EP型,由于海洋水平平流和非局地效应等因素,使得SST与SSS空间对应较差;(3)依据多模式模拟的SSS空间技巧评分高低将CMIP5模式分为两类,技巧评分低(高)的模式模拟的SST、SSS和降水异常值的中心位置偏西(偏东),引起中心位置偏移的原因与模式模拟赤道太平洋冷舌的位置有关,即赤道太平洋冷舌西伸显著,导致发生El Ni(n)o时SST异常变暖西伸显著,进而使得降水异常和SSS异常位置偏西.同时,技巧评分低的模式还易出现向东南延伸的负SSS异常,原因是双赤道辐合带的东南分支过于明显,即降水偏多,导致SSS偏淡.SSS变化会影响ENSO的发生发展.因此,探讨两类El Ni(n)o盐度分布的差异及相关物理场的关系,为提高模式的气候模拟和预测提供有益的借鉴.     

夏季北太平洋洋中槽强度的年际变化及其与北美地面气温的关系

利用1979—2010年NCEP/NCAR再分析资料和特拉华大学地面气温资料,研究了夏季北太平洋洋中槽强度的年际变化特征、成因及其与北美地表气温的联系。结果表明,夏季北太平洋洋中槽强度存在明显的年际变化特征,并主要表现为准4 a和准5a的周期变化特征。进一步的分析表明,夏季北太平洋洋中槽强度与同期北美东南地区地表气温存在显著的负相关,当夏季北太平洋洋中槽强度异常偏强(弱)时,洋中槽下游的北美东南地区对流层中高层的位势高度异常降低(升高),对应于控制该地区的高压减弱(增强),从而使得该地区地表气温降低(升高)。此外,夏季热带印度洋海温异常对洋中槽的年际变化起了决定性的作用。当热带印度洋海温异常偏暖时,通过调节大气边界层相当位温,加热对流层大气,在热带印度洋东侧激发出东传的开尔文波,同时也使得北太平洋中东部位势高度异常升高,导致洋中槽的异常减弱。反之亦然。