热带太平洋混合层盐度季节-年际变化特征研究

基于2004/01—2013/12的Argo及卫星遥感等观测数据,运用经验正交函数（EOF）方法分析了热带太平洋混合层盐度（MLS）的时空特征并探讨其物理机制。结果表明：热带西太平洋混合层盐度呈现出明显的递增趋势,南太平洋辐合带（SPCZ）区域尤为显著,而南热带太平洋东部的混合层则有变淡的趋势。在季节时间尺度上,MLS在如下的4个区域呈现显著变化：西太平洋暖池、赤道东太平洋美洲沿岸、赤道辐合带（ITCZ）和SPCZ。利用盐收支方程进一步定量分析了两个代表区域（暖池区和ITCZ区）的MLS变化率及其控制因子,研究发现：暖池区淡水通量长年表现为负值,且随季节变化波动不大。除6、7月份之外,水平平流对MLS变化率均有正的贡献,其峰期出现在10—12月份。ITCZ区的淡水通量存在显著季节变化,其下半年的贡献明显大于上半年,水平平流输送和混合层底的夹卷也在11月份达到最大。暖池区的盐度变化主要受到水平平流的影响,混合层底的夹卷作用贡献相对较小,而在ITCZ区混合层底的夹卷贡献作用则更显著。     

热带太平洋海温分布状况及冬季年际变化

首先,通过各月份多年平均(1854年1月至2009年9月)的SST分析热带太平洋SST的季节变化.发现热带太平洋有存在两个暖池等特征.接着采用经验正交函数(EOF)的方法,重点对不同时段(1949-2008、1949-1978、1979-2008)的标准化后的冬季(DJF)月平均SST进行分析.分析结果显示,EOF1型模态与El Ni(n)o事件有较好的对应关系,El Ni(n)o事件有越来越强的趋势.EOF2型捕捉到了一个类似Modoki的模态,这一模态方差贡献的上升,似乎预示着Modoki事件将越来越活跃.     

MJO与西北太平洋热带气旋活动的关系及其年代际变化

利用澳大利亚气象局RMM指数(Real-time Multivariate MJO Index)和美国联合预警中心(Joint Typhoon Warming Center)的最佳台风路径资料以及NCEP/NCAR逐日和逐月平均的再分析资料,分析研究西北太平洋热带气旋(TC)的年代际变化及其与MJO之间的关系。结果表明,相比1979—1997年时段,1998—2010年时段的西北太平洋TC生成频数发生显著减少的改变,且TC频数减少主要出现在MJO活跃位相(4、5、6、7位相)中。通过对1979—1997年和1998—2010年两个时段的气候背景与MJO传播进程比较分析发现,1998—2010年时段TC频数显著降低,主要由于赤道太平洋海表温度La Ni?a型的冷却,导致该时段Walker环流增强,从而使得西北太平洋地区产生底层东风异常、负相对涡度增加、海平面气压升高、垂直风切变加大等抑制TC生成的大尺度环流条件。同时,在此气候背景下的MJO周期缩短、活跃持续日数减少、部分活跃位相低频风场出现东风异常和对流活跃面积收缩,也可能进一步导致TC频数在上述两个时段的较大差异。      

热带太平洋和印度洋海温年际变化的均方差分析

运用1951～1997年热带（20°N～20°S,50°E～80°W）海温（SST）资料求出其各月的均方差,结果表明:太平洋海温变化相对印度洋海温变化要明显,特别是赤道中东太平洋附近 （165～90°W,6°N～6°S）的海温变化比较显著,其海温的变化范围在2～4°C左右,3～4月份海温年际变化小,11～12月海温年际变化大;“暖池”附近洋面海温年际变化也小。而印度洋海域的海温变化范围在1～2°C左右,在印度洋南半球洋面海温变化比北半球洋面海温变化相对较大。同时,根据上述海温变化特征确定了几个海温年际变化最大的关键区。     

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。     

冬／夏季热带太平洋～印度洋海温年际异常的年代际变化

用Nino3指数、印度洋单极、偶极子指数表示热带两洋SST的年际异常，分季节分析表明：冬季Nino3区与热带印度洋SSTA相互关系表现为单极，且1976年以后两者的相互关系减弱，其可能原因，一是冬季是ENSO事件的盛期；二是冬季西太平洋暖水区东移，造成两洋的垂直纬向环流耦合减弱。夏季两者相互关系表现为偶极，1976年以后两者的相互关系加强，其可能原因，一是夏季是偶极子盛期，ENSO事件的发展期；二是夏季西太平洋暖水区虽然东移，但暖水区位置偏北，且东南印度洋的上升支强度增大，造成两洋的纬向环流耦合更强烈。     

热带太平洋海气耦合过程对印度洋年际变化的影响

利用中等复杂程度的2.5层海洋模式和大气环流模式ECHAM4组成的海气耦合模式,模拟分析了热带太平洋和印度洋的气候变化以及年际变化特征。该模式较好地模拟了ENSO现象的空间分布及其不规则的周期变化特征,以及热带印度洋的主要变化特征。通过数值试验,初步研究了太平洋耦合过程对印度洋年际变化的影响。结果显示,当存在太平洋耦合过程时,模拟的印度洋偶极子(IOD)正(负)事件的发生频率比无太平洋耦合情形时有所减少(增加)。该变化是太平洋耦合变量通过海气耦合过程对印度洋海表面平均风场进行调整,进而引起热带印度洋温跃层深度东西梯度改变的结果。     

1991年西北太平洋的热带气旋

本文分析了1991年西北太平洋地区热带气旋的发生情况、强度变化和路径特点。认为近海北上路径少和无登陆北上路径,登陆热带气旋少和登陆的时空分布相对集中,近海强度和速度多变以及近海异常路径偏多,是本年度西北太平洋热带气旋活动的主要特点。     

热带太平洋海气系统内部联系的年代际变化

利用NCEP/NCAR再分析资料和全球海温海冰GISST2.3b资料以及英国CRU提供的南方涛动指数，分析了热带太平洋区域海气系统内部联系的年代际变化特征。结果表明：热带太平洋地区海气年际变化间的相关关系具有显著的年代际变迁；最近50a中，西太平洋地区海温变化与南方涛动的联系存在更为明显的年代际变化，且在IWP与ISO相关关系微弱时，在西太平洋赤道北侧对流层低层，西太平洋海温较暖（冷）时存在反气旋（气旋）环流。这样的高海温-反气旋系统与ENSO时期典型的低海温-反气旋的系统相反，其动力学作用将不利于维持ENSO与西太平洋海温变化间的密切联系。     

INFLUENCE OF THE INTERANNUAL VARIATION OF CROSS-EQUATORIAL FLOW ON TROPICAL CYCLOGENESIS OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC

The influence of the interannual variation of cross-equatorial flow(CEF) on tropical cyclogenesis over the western North Pacific(WNP) is examined in this paper by using the tropical cyclone(TC) best track data from the Joint Typhoon Warning Center and the JRA-25 reanalysis dataset. The results showed that the number of TCs forming to the east of 140°E over the southeastern part of the western North Pacific(WNP) is in highly positive correlation with the variation of the CEF near 125° E and 150° E, i.e., the number of tropical cyclogeneses increases when the cross-equatorial flows are strong. Composite analyses showed that during the years of strong CEF, the variations of OLR, vertical wind shear between 200-850 h Pa, 850 h Pa relative vorticity and 200 h Pa divergence are favorable for tropical cyclogenesis to the east of 140°E over the tropical WNP, and vice versa. Moreover, it is also discussed from the view of barotropic energy conversion that during the years of strong CEF, an eastward-extended monsoon trough leads to the rapid growth of eddy kinetic energy over the eastern part of WNP, which is favorable for tropical cyclogenesis;but during the years of weak CEF, the monsoon trough is located westward in the western part of the WNP, consistent with the growth area of eddy kinetic energy. As a result, there are fewer TC geneses over the eastern part of WNP.Besides, the abrupt strengthening of a close-by CEF 2-4 days before tropical cyclogenesis may be the one of its triggers.     

热带西太平洋海表温度长期变化的特殊性

揭示了５０年代以来热带三大洋海表温度（ＳＳＴ）长期变化的两个基本构成（线性增温及Ｅｌ Ｎｉｎｏ－Ｌａ Ｎｉｎａ振荡）,并比较了它们在三大洋中的典型程度。在此基础上重点分析了热带太平洋西、中、东部ＳＳＴ长期变化的差异,指出热带西太平洋ＳＳＴ长期变化中Ｅｌ Ｎｉｎｏ－Ｌａ Ｎｉｎａ振荡相对较弱,线性增温趋势被年代际强弱振荡代替。     

POSSIBLE RELATIONSHIP BETWEEN THE INTERANNUAL ANOMALY OF THE TROPICAL PACIFIC SEA SURFACE HEIGHT AND SUMMER PRECIPITATION IN CHINA

By using NCEP GODAS monthly sea surface height(SSH) and 160-station monthly precipitation data in China,the seasonal and interannual characteristics of SSH are analyzed over the tropical Pacific,and correlations between SSH and summer rainfall are discussed.The results are shown as follows:(1) The tropical Pacific SSH takes on a "V" pattern in the climatic field with an eastward opening,and it is higher in the western part(in the northwestern part) than in the eastern part(in the southwestern part).The high-value areas are more stable in the northwest,and the value range(greater than 0.8 m) is larger in spring and summer than in autumn and winter.The high-value area in the southwestern part is the largest(smallest) and more northerly(southerly) in spring(summer).SSH is higher in spring and autumn than in summer and winter over the equatorial zone.(2) The interannual anomalies of the SSH are the strongest over the tropical western and southwestern Pacific and are stronger in winter and spring than in summer and autumn.The interannual anomalies are also strong over the equatorial middle and eastern Pacific.The distribution ranges are larger and the intensities are stronger in the autumn and winter.There is a close relationship between the SSH interannual anomalies and ENSO events in autumn,winter and spring.(3) When ENSO events take place in winter,according to the simultaneous relationship among the tropic Pacific SSH,850 hPa wind fields and the summer precipitation of China,it can be predicted that the precipitation will be significantly more than normal over the south of the Yangtze River,especially over Dongting Lake and Poyang Lake region,eastern Qinghai-Tibet Plateau,Yangtze-Huai River Valley,eastern part of Inner Mongolia and less than normal over the area of Great Band of Yellow River,North China and South China in successive summers.     

用赤道东太平洋海温预报西太平洋热带气旋年际变化的探讨

根据实际应用中统计预报对相关系数的基本要求,利用相关分析探讨了用赤道东太平洋海温预测西太平洋热带气旋年际变化的可行性。同时,利用谱分析方法探讨了这种预报的有效性和局限性。主要结论是:用区域(5°N—5°S,90—150°W)的平均海温预测西太平洋热带气旋的年际变化,效果比使用赤道东太平洋海温好,用前者可预测西太平洋中区各类热带气旋的年际变化,用后者只能预测西太平洋全区及中区热带气旋总体的年际变化,对达到热带风暴或台风的热带气旋的年际变化则分别是勉强能或不能预测;用赤道东太平洋海温无法预测南海热带气旋的年际变化;用赤道东太平洋海温预测西太平洋热带气旋活动实际上只对年际变化中的ENSO(3—5年)周期及准二年周期有效。     

IMPACTS OF THE TROPICAL PACIFIC COUPLED PROCESS ON THE INTERANNUAL VARIABILITY IN THE INDIAN OCEAN

The basic features of climatology and interannual variations of tropical Pacific and Indian Oceans were analyzed using a coupled general circulation model (CGCM), which was constituted with an intermediate 2.5-layer ocean model and atmosphere model ECHAM4. The CGCM well captures the spatial and temporal structure of the Pacific El Ni?o-Southern Oscillation (ENSO) and the variability features in the tropical Indian Ocean. The influence of Pacific air-sea coupled process on the Indian Ocean variability was investigated carefully by conducting numerical experiments. Results show that the occurrence frequency of positive/negative Indian Ocean Dipole (IOD) event will decrease/increase with the presence/absence of the coupled process in the Pacific Ocean. Further analysis demonstrated that the air-sea coupled process in the Pacific Ocean affects the IOD variability mainly by influencing the zonal gradient of thermocline via modulating the background sea surface wind.     

PECULIARITIES OF LONG TERM VARIATION OF SEA SURFACE TEMPERATURE IN TROPICAL WESTERN PACIFIC OCEAN

It is necessary to study the tropical western Pacific SST in association with variations of other parts of the globe. Two basic compositions are revealed of long-term variation in SST over three major tropical oceans since the 1950's (linear warming and El Nino-La Nina oscillations) and typical patterns with which they are displayed over the oceans are compared. On the basis of it, difference in long-term variation of SST over western, central and eastern tropical Pacific is analyzed in details. It is pointed out that the El Nino-La Nina oscillations are relatively weak in the long-term variation of SST in the tropical western Pacific and linear warming trend there is replaced by interdecadal oscillations. Further understanding of the peculiarity over the region helps improve short-term climatic predictions in China.     

用赤道东太平洋海温预报西太平洋热带气旋年际变化的探讨

根据实际应用中统计预报对相关系数的基本要求,利用相关分析探讨了用赤道东太平洋海温预测西太平洋热带气旋年际变化的可行性。同时,利用谱分析方法探讨了这种预报的有效性和局限性。主要结论是:用区域(5°N—5°S,90—150°W)的平均海温预测西太平洋热带气旋的年际变化,效果比使用赤道东太平洋海温好,用前者可预测西太平洋中区各类热带气旋的年际变化,用后者只能预测西太平洋全区及中区热带气旋总体的年际变化,对达到热带风暴或台风的热带气旋的年际变化则分别是勉强能或不能预测;用赤道东太平洋海温无法预测南海热带气旋的年际变化;用赤道东太平洋海温预测西太平洋热带气旋活动实际上只对年际变化中的ENSO(3—5年)周期及准二年周期有效。     

热带印度洋和热带太平洋海温振荡规律的研究

选择1979-1993年间的热带气旋为试验个例，通过扰动热带气旋初始位置和初始结构。构造集合成员，用正压原始方程模式，进行路径集合预报试验，并初步探讨预报成员的集合方法。试验结果表明：热带气旋定位误差影响路径预报，但扰动初始位置的集合平均预报与控制试验的预报水平相接近。扰动热带气旋初始结构的集合预报试验表明，约有60％。70％个例的集合路径预报得到改进：此外，试验结果还表明，当环境引导气流较弱时，进行扰动热带气旋初始结构的集合预报，预报结果的改善较明显。     

近70 a北太平洋夏季SST及其与西太副高变化特征的相关

基于1948—2018年美国国家海洋和大气管理局(NOAA)重建海面温度(ERSSTv5)资料集,采用经验正交函数(EOF)分解和交叉小波分析等统计学方法,对北太平洋地区近70 a海表温度(SST)、西太平洋副热带高压(WPSH)的变化特征及其相关性进行分析。第一模态体现了SST显著的年际变化厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)现象和显著的年代际变化北太平洋年代际振荡(PDO)现象。将WPSH强度距平指数和面积距平指数的均值定义为WPSH综合指数。WPSH综合指数总体呈上升趋势;1977年之前,WPSH强度逐渐减小且振幅较小;1977年之后,WPSH强度逐渐增大且振幅强度较大。通过合成分析发现,WPSH异常偏强年份对应西北太平洋大部分地区的SST显著偏暖,WPSH异常偏弱年份对应西北太平洋大部分地区的SST显著偏冷。将其与NOAA的月气候指标的Ni?o3.4和PDO指数分别进行交叉小波谱分析,得出:北太平洋SST的年际信号、年代际信号均与WPSH的变化有很明显的相关,WPSH强度和太平洋中部SST存在显著的4～5 a的年际正相关,且随着时间的后移,SST的变化超前于WPSH的变化。     

晚春初夏西太平洋副高突变特征及其年际变化

根据热带印度洋和热带太平洋(22.5 S～22.5 N,42.5 E～77.5 W )1951～1995年逐月5 ×5 的海面温度距平资料,首先进行了海面温度距平的平均功率谱分析,获取赤道印度洋和赤道太平洋海面平均温度距平存在准12年和准4年的周期变化;然后,利用多维时间序列的交叉谱分析,进一步分别分析了赤道印度洋和赤道太平洋各格点上海面温度距平在准12年和准4年演变周期各格点之间的演变位相及演变落后时间,获得一些有意义的结论。