南海海温在两类El Ni?o衰退期的季节响应差异

研究结果发现南海海温对热带太平洋东部型和中部型厄尔尼诺(El Ni?o)的季节性响应有明显的时空差异。就时间演变而言和前人研究的结论基本一致:在两类El Ni?o事件发展年的冬季和衰退年的夏季,南海海温都会出现暖海温异常现象。就空间特征而言:东部型El Ni?o事件发生后,南海的第一次增暖中心出现在115°E以西海域,此后暖海温异常中心会向南海的东部偏移;第二次增暖发生时,其最大增暖中心位于110°E以东的海域;而在中部型El Ni?o事件时,南海的两次增暖中心都处在115°E以西海域。南海的风场异常分布不同导致了南海在两类El Ni?o事件衰退年夏季的暖异常出现空间差异。进一步机理分析表明,南海在东部型El Ni?o事件衰退年夏季的增暖主要是受印度洋海盆模态(India ocean basin mode,IOBM)的影响;而南海在中部型El Ni?o事件衰退年夏季的增暖主要是由于热带中太平洋暖海温的影响。     

南海海平面对两类El Ni?o的不同响应

利用ECMWF ORAS4重构数据,分析了南海海平面异常(SLA)对东部型(EP)El Ni?o和中部型(CP)El Ni?o的不同响应特征。南海SLA在两类El Ni?o期间表现出不同的时空演变规律。对于东部型El Ni?o,南海空间平均的SLA在发展年的秋、冬季显著下降,最低可达-2 cm,并在次年开始上升,至次年冬季可达2 cm。空间分布上,在发展年秋、冬季,除越南东南部海域存在一个正异常中心外,在南海绝大部分海域,SLA均表现为显著的负异常;从次年春季开始,SLA负异常减弱,而越南东南部的正异常开始发展,直至冬季南海大部分海域以正异常为主。对于中部型El Ni?o,南海SLA在整个El Ni?o发展和衰退期间均表现为显著负异常,异常值始终维持在-2 cm左右,并且在空间上表现为全海盆一致的负异常模态。相比于传统的经验正交分解(EOF),季节EOF(S-EOF)能够更好地刻画南海SLA在两类El Ni?o期间的时空演变特征,S-EOF的第一模态表现为中部型El Ni?o模态,而第二模态更多地表现为南海SLA在东部型El Ni?o期间的演变特征。南海海平面在两类El Ni?o期间的...     

El Ni?o事件对河流入海COD的调控机制

入海污染物在线监测是实现海洋污染总量控制和测管协同的关键手段之一。本文基于布设在福建省九龙江口的多参数浮标,获取2014?2018年浮标盐度和荧光溶解有机质(FDOM)数据,结合人工采样测定化学需氧量(COD)浓度,建立了河口区COD浓度的快速反演模型。使用有效浓度法外推得到河端COD浓度,结合流量数据估算了高频率的COD入海通量,利用通量分解模型定量分析了COD入海通量的调控因素。结果表明:(1) COD河端有效浓度的拟合值与实测值的偏差为(10.4±8.8)%,模型能够较好地反演九龙江口河端的COD浓度;(2)在季节尺度上,受2015?2016年超强El Ni?o事件影响,2016年旱季的异常降雨降低了河流COD浓度,但是径流量的增加仍然显著提高了该季节COD的入海通量;(3)在年际尺度上,2015?2016年El Ni?o事件所引起的异常降雨事件导致2016年九龙江COD入海通量为(4.4 ± 0.9)×104 t/a,显著高于2014年、2015年及2017年的3.0×104～3.2×104 t/a。上述研究结果表明,FDOM水质浮标在线监测系统,有助于实现对陆源COD入海通量及其调控因素的长期连续高频监测,可为海洋生态环境保护和管理提供重要技术支撑。     

El Ni?o 事件期间南海环流的异常特征

基于CORA再分析资料对南海环流的季节特征和其受ElNio事件的响应进行了分析。结果表明,冬季整个南海海区表现为一个大的气旋式环流,夏季南海北部是气旋式环流,南部是一个反气旋式环流。通过对南海海区异常流场进行MV-EOF分解,分析其前两个模态,其空间型主要体现了南海环流冬季和夏季的特征,对应的时间系数与Nio3.4_NDJ指数有很好的相关性。通过分析南海环流在1986—2008年间ElNio年份的异常流场和异常流函数场,证明了MV-EOF分解后得到的联合时间系数所反映各阶段南海环流的季节特征与ElNio事件有相关性,即在8月[0],南海南部异常流函数场表现为反气旋式环流,北部为气旋式环流,南海夏季环流被增强,且ElNio事件时间尺度越长,北部的气旋式异常流场的影响范围就越大;在12月[0],南海除了东南部外,其余整个海区异常流函数场主要表现为反气旋式环流,冬季环流被减弱;在8月[+1],南海夏季流场强度都被削弱了。     

两类（反）El Nio年与热带风暴活动的初步分析

本文分析了两类（反）ＥＩＮｉｎｏ年１９４９～１９８８年西北太平洋热带风暴活动的气候特点，包括热带风暴生成数和登陆数、风暴生成位置及路径，并讨论了其与太平洋副热带高压的关系。分析结果表明，在ＥＩＮｉｎｏⅠ类年，１０５°～１１９．９°Ｅ经度范围内的热带风暴生成数偏多，而１２０°～１７９．９°Ｅ范围内的风暴生成数偏少；风暴生成位置偏西、偏北；移动趋势多转向路径而少西行路径；另外，登陆我国的热带风暴数也偏多，此时，副高脊线偏南，西伸脊点偏东，强度及面积指数均偏弱，Ⅱ类年则相反。同样，分析反ＥＩＮｉｎｏⅠ、Ⅱ类年亦可得到类似的结果。     

El Ni■o研究的进展兼介1986—1987El Ni(?)o期间的海洋事件

文中综述了El Ni(?)o现象的调整、监测及研究的进展,同时指出了尚待进一步研究的问题。此外,还简介了根据“中美热带西太平洋海气相互作用联合研究”四个航次的考察资料并结合美国NOAA提供的SST和夏威夷大学Wyrtkl博士赠送的水位资料对1986—1987El Ni(?)o期间的海洋事件的研究结果。     

赤道Kelvin波与El Nio事件

本文拟从赤道波导作用这一侧面探讨E1 Ni(?)o(厄尔尼诺)事件发生的机制。通过求解运动方程,得到赤道Kelvin(开尔文)波动解。假定运动过程绝热,如考虑平流输送作用,可给出亦道Kelvin波引起E1 Ni(?)o事件发生前期亦道中、东太平洋SST的局地变化和海洋上层热含量变化的定性解析表达式。表达式表明SST异常及上层热含量的变化均随赤道Kelvin波向东传播。利用赤道Kelvin波还可解释1982—1983年E1 Ni(?)o事件前期风场异常的作用,前期(?)(SST)/(?)t为正时SST异常的时,空分布以及(?)(SST)/(?)t为正时SST异常之所以自西向东传播的原因。因此,有理由认为亦道Kelvin波可能是激发更E1 Ni(?)o事件发生的一种机制。     

热带太平洋第二类El Nio事件及其对中国气候的影响

基于热带太平洋次表层海温资料,分析了热带太平洋第二类El Nio事件海温异常的分布特征及其形成机制,讨论了与经典El Nio事件、El Nio Modoki、WP(西太平洋暖池)及CT(冷舌)El Nio事件之间的关系,揭示了第二类El Nio事件对中国降水的影响,得到以下结论。(1)第二类El Nio事件表征为热带太平洋次表层海温异常第三模态,占总方差贡献的4.7%。在海洋表面层,第二类El Nio事件暖期赤道东太平洋为沿赤道西伸的冷舌,热带中西太平洋为环绕冷舌的马蹄型大范围暖区。该型具11a和30~40a年代际振荡及3~4a年际变率,峰值多出现在春季。第二类El Nio事件是热带太平洋异常海面风应力场和赤道两侧的风应力旋度共同作用的结果,在赤道东印度洋-中西太平洋与赤道东太平洋-南美洲上空出现以反号垂直运动为特征的异常Walker环流。(2)El Nio Modoki与第二类El Nio事件有密切关系,它实质上是第二类El Nio事件次表层海温与近海面大气相互作用的结果,捕捉了第二类El Nio事件的主要信息。(3)第二类El Nio事件对中国春季及夏初降水有一定影响。在事件暖期,东海地区存在一个显著的异常反气旋性环流,其南侧的中国南方地区盛行异常东北气流,水汽来源减少,导致该地区少雨,其西侧的异常偏南气流北上直达华北地区,异常多水汽向北输送,并与北方的偏北流场相遇,导致该地区降水偏多。在第二类El Nio事件冷期相反。本文结果还指出,WP与CT El Nio事件是由经典El Nio事件第一模态与El Nio Modoki事件组合而成,它们不是独立的El Nio类型。此外,还讨论了夏半年El Nio事件对大气环流影响的物理过程。     

El Ni■o期间太平洋赤道潜流逆转事件

联系1982～1983年El Nino事件期间的太平洋赤道潜流逆转事件,研究了1976～1977年和1986～1987年两个El Nino年中137°E和165°E断面上出现的相同现象。认为赤道潜流运动逆转并非1982～1983年El Nino期间的偶发事件。西太平洋赤道海域是监测赤道潜流变异及其与El Nino事件关系的关键地区。     

西太平洋热带海面热收支与El Nio

利用经验正交函数方法,分析了1961—1974年期间,西太平洋热带海面总热量交换的分布情况及其年际变化。分析结果表明,西太平洋热带地区海-气热量交换,存在着一种与El Ni(?)o/SO(南方涛动)关系十分密切的分布形式。在El Ni(?)o期间,赤道太平洋日界线附近海洋向大气释放热量明显增多,而其西部则正相反。文章认为这种大尺度海面热收支的年际变化,是该地区风场、温度场及大洋热含量异常变化的综合影响结果,这些变化会对一些气候因子的波动产生一定的影响。     

海洋上层热结构演变与El Ni■o

对1979年1月至1987年2月热带太平洋0—400m海水垂直平均温度(TAV)时、空变化的分析表明,在热带西太平洋TAV的年际变化较SST更显著,且与E1 Ni(?)o相联系。在E1 Ni(?)o和反E1 Ni(?)o期间,海洋上层热结构的分布截然不同,E1 Ni(?)o的发生、发展与赤道Kelvin波和热带Rossby波造成的热结构再分布有关。     

南海溶解氧的年际变化与El Nio

依据1975—1984年南海北部断面调查资料,对南海溶解氧的年际变化进行了分析,结果表明,南海溶解氧大致具有3—4年的变化周期,而这种变化周期与El Ni(?)o的振荡周期相一致。还发现,南海溶解氧在El Ni(?)o年的表现为低氧,与低温、低盐等相应;而介于两次El Ni(?)o年之间则为高氧,与高温、高盐等相应。作者对这一反常现象作了初步分析。     

CMIP5/6气候模式对El Ni?o多样性模拟能力的评估

利用第五次和第六次国际间耦合模式比较计划(coupled model intercomparison project, CMIP)中全球气候模式的历史时期和未来增暖情景模拟结果,结合观测资料,文章对比评估了23个CMIP6模式和32个CMIP5模式对El Ni?o多样性的模拟能力,并预估了东部(eastern Pacific, EP)型和中部(central Pacific, CP)型El Ni?o对未来全球变暖的响应特征。结果表明,绝大多数CMIP5/6气候模式能够合理地模拟El Ni?o的多样性特征,且CMIP6多模式的模拟性能较CMIP5有明显提升。CMIP6模式不仅减弱了EP型El Ni?o空间模态模拟的离散性,而且还显著提高了CP型El Ni?o空间模态的模拟能力; CMIP5/6多模式基本能够模拟出两类El Ni?o的季节锁相性特征,但CP型El Ni?o衰亡时间较观测明显滞后3个月;同时CMIP5/6多模式模拟的EP型El Ni?o强度与观测值较为接近,但CP型El Ni?o的振幅却强于观测。在未来全球变暖背景下, CP型ElNi?o事件的发生频率相对于EP型事件将趋于降...     

El Ni?o事件对河流入海COD的调控机制-基于高分辨率时间序列观测的证据

入海污染物在线监测是实现海洋污染总量控制和测管协同的关键手段之一。本文基于布设在福建省九龙江口的多参数浮标,获取2014-2018年浮标盐度和荧光溶解有机质(FDOM)数据,结合人工采样测定化学需氧量(COD)浓度,建立了河口区COD浓度的快速反演模型。使用有效浓度法外推得到河端COD浓度,结合流量数据估算了高频率的COD入海通量,利用通量分解模型定量分析了COD入海通量的调控因素。结果表明:(1) COD河端有效浓度的拟合值与实测值的偏差为(10.4±8.8)%,模型能够较好地反演九龙江口河端的COD浓度;(2)在季节尺度上,受2015-2016年超强El Ni?o事件影响,2016年旱季的异常降雨降低了河流COD浓度,但是径流量的增加仍然显著提高了该季节COD的入海通量;(3)在年际尺度上,2015-2016年El Ni?o事件所引起的异常降雨事件导致2016年九龙江COD入海通量为(4.4±0.9)×10~4 t/a,显著高于2014年、2015年及2017年的3.0×10~4～3.2×10~4 t/a。上述研究结果表明,FDOM水质浮标在线监测系统,有助于实现对陆源COD入海通量及其调控因素的长期连续高频监测,可为海洋生态环境保护和管理提供重要技术支撑。     

棉兰老冷涡的变异及其与El Nio的关系

本文根据北太平洋西南部分1965—1974年冬季的水文资料及附近区域1975—1983年月平均水位资料,比较详细地探讨了棉兰老冷涡的变异及其是否与El Ni(?)o事件有关的问题。结果表明,棉兰老冷涡的变异与El Ni(?)o有着密切的关系,在El Ni(?)o期间,棉兰老冷涡变得较强;而在非El Ni(?)o期间,冷涡变得较弱。然而,冷涡强化的程度并非总与ElNi(?)o的强度相对应。这显然是由于El Ni(?)o仅是影响或控制冷涡变化的主要因素之一而已。     

Modeling of El Niño events using a simple model

In this paper, we present the results of modeling of El Niño events using a simple model of a classical oscillator with decay under external forcing. The sea surface temperature in the East Pacific and the mean thermocline depth in the Equatorial Pacific correspond to the roles of the momentum and position, respectively. The external forcing of the system is determined by two factors: the short-period meridional mass fluctuations in the Pacific sector of the Southern Ocean due to the joint effect of the atmospheric variability over the Antarctic Circumpolar Current, bottom topography, and coastlines; and the variability of western winds in the tropics. Under such conditions, oscillations of El Niño type arise in the model as a result of propagation of signals generated in the Southern Ocean (due to the fluctuations of meridional transport fluxes and the variability of western winds in the tropics). These signals propagate over the Equatorial Pacific as fast wave processes. It is shown that external forcing is the main factor in establishing the oscillation pattern of the model characteristics variability.     

中部型El Nio与北极海冰变化的联系

采用统计方法,分析了热带太平洋SSTA与北极海冰之间的联系。结果表明:北极海冰从上世纪80年代初由正距平转换为负距平,以-1.5%速率/10a快速消融。尽管冬季海冰也出现减少趋势,但最大海冰减少出现在夏秋季,9月为1年中海冰减少最快的月份。相关分析发现,北极海冰的快速减少与热带太平洋海温变化存在密切联系,赤道中西部SSTA与北极海冰的关系更明显。Nio4区域SSTA变化与北极海冰存在时滞3a左右的最佳相关,6~10月SSTA对北极海冰影响最显著。通过分析,初步认为Nio4区域SSTA主要通过影响北半球中纬度气压场和经向环流场,进而影响AO变化,最终对北极海冰产生影响。     

中国南方冬雨与El Nio事件相关关系的年代际差异及其成因

利用1961—2016年中国160站逐月降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用统计学方法分析了中国南方冬雨与El Nio事件相关关系的年代际差异及其成因。结果表明:1) 1961—2016年南方冬雨年际变化显著,且降水量呈现阶段性变化,1961—1988年为少雨期,1989—2016年为多雨期。2) El Nio事件与南方冬雨之间的相关关系存在年代际差异。1961—1988年El Nio事件冬季,500 hPa上中国东部地区位势高度距平的经向差异很小,不利于冷空气向南推进,850 hPa上中国南方南风距平偏小,来自孟加拉湾和南海的水汽较难向中国南方地区输送,且中国南方地区受下沉运动异常影响,对流发展受抑制,故南方冬雨偏少; 1989—2016年El Nio事件冬季,500 h Pa上中国东部地区位势高度距平的经向梯度较大,有利于冷空气向南推进,850 hPa上南海北部到中国东部出现异常的西南风,有利于孟加拉湾和南海的暖湿气流向中国南方地区输送,且中国南方地区受上升运动异常控制,有利于对流发展,故南方冬雨偏多。     

El Nio/La Nia过程影响因子的模糊诊断分析

基于模糊系统理论，讨论了从实测信号中滤除特定干扰噪音的途径和过程，研究了从观测资料中辩识El Nino／La Nina主要影响因子的诊断检测方法。结果表明，由于模糊系统具有非线性、容错性和自适应学习等特性，因此能够比较有效地辨认和检测出El Nino／La Nina事件的主要影响因子，并大致分析出它们对不同El Nino／La Nina事件的影响程度和贡献大小。     

El Ni?o衰退年印度洋海盆模态对印度夏季季风降水的影响

采用全印度陆地降水资料、NCEP/NCAR大气资料以及Had ISST资料集的SST资料,使用经验正交函数分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)和相关分析回归分析等统计方法,在前人的基础上,系统研究了厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)及印度洋海盆模态(Indian Ocean Basin mode,IOB)对印度夏季季风降水的影响,指出厄尔尼诺衰退年印度夏季降水在反对称模态和北印度洋二次增暖共同的作用下表现出初夏减少晚夏增加的特点。通过观测分析发现,厄尔尼诺在其发展年和衰退年对印度夏季季风降水的影响截然不同。在发展年,中东太平洋的异常增暖引起Walker环流的改变,印度洋区域的下沉气流抑制印度大陆降水。在衰退年,厄尔尼诺对印度洋进行"充电",产生印度洋海盆增暖模态。在这个过程中,局地海气相互作用引起衰退年的印度降水有初夏减少晚夏增加的特点。其中春季印度洋的反对称风场(赤道以北为东北风异常,赤道以南为西北风异常)对印度夏季风有一定的减弱作用,这种异常环流减弱了初夏印度降水。同时反对称风场会造成在夏季北印度洋的二次增暖,又会促进了晚夏降水的异常增加。通过水汽输运通量的诊断分析进一步验证了上述海盆模态对印度夏季降水的作用。