赤道太平洋次表层海温模态在ENSO循环中的作用

利用美国马里兰大学海洋同化月平均再分析资料(SODA),分离出赤道太平洋次表层海温异常(SOTA)的年际变率和年代际变率,利用经验正交分解(EOF)方法分别得到SOTA年际变率和年代际变率的第一模态和第二模态,重点分析了第二模态在ENSO循环中的作用。结果表明,赤道太平洋年际变率和年代际变率的第一模态为偶极子分布,此分布型是ENSO循环冷暖位相在次表层的同时表现。第二模态以次表层范围较广的海温异常趋势一致分布为显著特征,该模态是ENSO循环演变过程的重要环节。第二模态时间系数与Ni?o-3.4指数具有较好的超前相关性,可作为ENSO事件的预测前兆信号,合成和个例分析验证了这一次表层信号的预测指示作用。      

西太平洋暖池次表层海温异常 与ENSO循环的相互作用

利用1964～1993年的太平洋次表层海温资料,进一步分析研究了西太平洋暖池次表层海温异常与ENSO循环的关系。合成及相关分析的结果进一步表明,西太平洋暖池次表层海温的暖（冷）异常及其东传对ENSO的发生起着十分重要、且更直接的作用。然而,赤道西太平洋异常纬向风是造成次表层海温异常东传的重要原因,而纬向风的异常又是由于东亚冬季风异常活动所引起的,这间接地说明了异常东亚冬季风对西太平洋暖池次表层海温距平东传的重要作用。通过研究还发现,ENSO发生后,北半球副热带地区将有次表层暖（冷）海温距平沿着10～20oN纬带西传,这是导致西太平洋暖池次表层海温发生异常的重要原因之一。也就是说,西太平洋暖池次表层海温异常与ENSO循环之间是相互影响、相互作用的。     

ENSO循环机理的一些新看法与气候异常

近几年来我国学者在对ENSO循环机理方面提出了一些新看法。研究表明 ,ENSO实质上是主要由东亚季风异常引起的赤道西太平洋异常纬向风所驱动的热带太平洋次表层海温异常的年际循环。ENSO的真正源在西太平洋暖池 ,暖池正 (负 )SOTA沿赤道温跃层 (斜温层 )东传到东太平洋 ,便导致ElNi no/LaNi na的爆发 ;在暖池正 (负 )SOTA沿赤道温跃层东传的同时 ,有负 (正 )SOTA沿 10°N和 10°S纬度带向西传播 ,从而构成SOTA的循环 ;而热带太平洋SOTA循环的驱动者是赤道西太平洋的异常纬向风。ENSO事件的发生 ,往往引起全球大气环流和世界许多地区的气候异常 ,导致一些国家和地区多雨洪涝 ,另外一些国家和地区高温少雨和严重干旱。     

ENSO循环与低纬度大气的正压和斜压运动

利用一个２层海洋模式和ＧＩＳＳＴ资料、ＮＣＥＰ再分析资料,对大气正压／斜压运动与ＥＳＮＯ循环之间的联系进行了研究。结果表明,在赤道中、东太平洋地区,大气斜压模在ＥＮＳＯ时间尺度上的变化位相略超前于正压模的变化,正压模的变化位相超前于ＳＳＴＡ变化,ＳＳＴＡ变化位相超前斜压模的变化位相。斜压纬向风异常与ＳＳＴＡ具有正相关关系（西太平洋西部相反）;正压模则与Ｎｉｎｏ３区海温异常有负相关关系（西太平洋西部     

试论青藏高原雪盖异常与ENSO循环的可能联系

通过实测资料和统计资料,初步分析了８０年代两次青藏高原雪盖异常的波动特征及其与ＥＮＳＯ循环的可能联系。分析指出,高原冬季雪盖异常时５００ｈＰａ中纬度环流显著不同。即高原多（少）雪,东亚大槽位置偏东（西）,强度偏弱（强）,致使我国东部的天气出现“暖冬”（“寒冬”）。与此相对应,热带海气相互作用也呈现相反的形势特征。受东亚冬季风强弱变化影响,南海南部附近海区积云对流强度迥然不同,印度－太平洋海气相互作     

平流层极涡振荡与ENSO热带海温异常的时空联系

利用一个在等熵位涡坐标下建立的平流层极涡振荡(Polar Vortex Oscillation)指数,以及NCEP/NCAR再分析资料和NOAA_OISST_V2逐周海温资料,研究了月尺度以上热带海温异常与平流层极涡振荡的时间和空间联系,通过相关、回归以及合成分析发现,两者的显著联系主要发生在3—5年的年际时间尺度上,表现为ENSO型海温异常与极涡振荡年际趋势之间的时空关联。首先,两者的关系并不表现在同期相关上,而是当ENSO海温异常超前极涡振荡年际异常9—11个月时,两者具有最大的负相关关系。当前期热带海温偏暖(冷)时,9—11个月后极涡振荡的年际趋势为负(正)的异常,即极涡偏弱(强)或负(正)振荡事件为主。统计合成结果进一步证实,前期热带ENSO海温暖事件背景下,后期极涡振荡负事件的发生比正事件更多,强度更强,持续时间也更长,反之亦然;另外,前期热带ENSO暖海温背景下,极涡正、负振荡事件的发生均更频繁。研究连接热带ENSO海温异常与平流层极涡振荡的过程发现,热带海温异常不仅可在热带地区引起大气温度的异常响应,而且可以引发从平流层热带到极区的一系列温度异常同时向下和向极区的传播过程,并与9—11个月以后发生在极区的极涡振荡异常相联系。表明与热带海温异常相联系的极涡振荡年际异常,可能存在与季节尺度极涡振荡中类似的全球质量环流的异常变化。     

太阳活动11年周期对ENSO事件海温异常演变和东亚降水的影响

本文利用美国NCEP/NCAR再分析资料、海温、降水和反映太阳活动强弱的太阳10.7 cm射电流量资料,研究了1952～2010年太阳活动11年周期对ENSO年海温异常演变以及与之相联系的东亚降水的影响,在此基础上着重分析了ENSO发展期秋季东亚地区降水异常对太阳射电流量高(HS)/低(LS)的不同响应以及相关的物理过...     

与ENSO相联系的热带太平洋典型风应力异常场结构

利用多年逐月海温距平和风应力距平观测资料,运用线性回归和EOF分析方法,分析了与ENSO相联系的热带太平洋典型风应力异常场结构。结果显示,与ENSO线性相关的风应力异常场在时间尺度上表现为低频变化,在水平结构上主要表现为四个典型分布。其中,分布型1主要表现为日界线以东赤道地区东风异常和赤道风应力场辐散;分布型2主要表现为日界线以东赤道地区西风异常和经向异常风应力向赤道气流;分布型3主要表现为日界线以东赤道偏南地区西风异常和风应力场辐合,日界线以西为东风异常;分布型4主要表现为160°W以东的弱东风异常和160°W以西的西风异常。与ENSO线性无关的风应力场主要表现为高频过程,在水平空间结构上其典型场主要位于赤道外地区。还用与ENSO有关的那部分回归风应力异常场强迫海洋距平模式,成功地再现了ENSO的主要信号。这表现观测揭示的典型风应力异常型对于El Nino的产生是根本性的。      

ENSO循环机理的一些新看法与气候异常

近几年来我国学者在对ENSO循环机理方面提出了一些新看法.研究表明,ENSO实质上是主要由东亚季风异常引起的赤道西太平洋异常纬向风所驱动的热带太平洋次表层海温异常的年际循环.ENSO的真正源在西太平洋暖池,暖池正(负)SOTA沿赤道温跃层(斜温层)东传到东太平洋,便导致ElNino/La Nina的爆发;在暖池正(负)SOTA沿赤道温跃层东传的同时,有负(正)SOTA沿10°N和10°S纬度带向西传播,从而构成SOTA的循环;而热带太平洋SOTA循环的驱动者是赤道西太平洋的异常纬向风.ENSO事件的发生,往往引起全球大气环流和世界许多地区的气候异常,导致一些国家和地区多雨洪涝,另外一些国家和地区高温少雨和严重干旱.     

东亚夏季风环流与ENSO循环的关系

采用NCEP/NCAR再分析资料和NCAR海温资料 ,对ENSO循环不同阶段东亚夏季风环流的变化进行了分析。计算了各年夏季风环流的强度系数及其与多年平均夏季风环流的相似系数和差异系数 ,分析它们与海温变化的关系。结果表明 :东亚夏季风环流强度有明显的年际变化和年代际变化 ,且与赤道东太平洋SST有较好的负相关关系 ,其中又以与三个月前的海温变化关系最好。在春季 (3～4月 )Nino 1+2区为冷、暖水时 ,当年夏季 (6～ 7月 )东亚季风区中 85 0hPa等压面上 >2m·s-1的经向风北伸纬度和东亚季风区的垂直经圈环流都有明显差异 ,在冷水期 >2m·s-1的经向风北伸纬度比暖水期高 ,季风环流圈的上升支北移 ,东亚夏季风环流较暖水期强。     

ENSO and Sea Surface Temperature Anomalies in Association with Canadian Wheat Yield Variability

Interannual variations of spring wheat yields in Canadian agricultural regions are analyzed, together with the associated sea surface temperature (SST) anomalies in the northern hemisphere tropics and extratropics, from 1961 to 2015. The cubic trend is calculated and used to represent the trend related to advances in agricultural technology over this time period. The correlations between Canadian wheat yields at regional scales and the tropical El Niño–Southern Oscillation (ENSO) variability are not robust at any stage of the evolution of ENSO. Based on the power spectrum and cross-spectrum analysis, the most prominent yield variance is found in the Canadian Prairies, with a significant power peak of 4.5 years but does not co-vary significantly with interannual ENSO variability. ENSO weakly affects temperature and precipitation anomalies in the Canadian Prairie Region in summer—two important agroclimatic conditions for crop growth—and hence insignificantly impacts wheat yields. This indicates that there would be little benefit to including tropical ENSO indices in the operational wheat yield forecasting system. For Canadian wheat yield forecasting, attention should be paid to the preceding winter and spring SST anomalies in the northern extratropics. The SST anomalies associated with yields in the Canadian Prairie region and Central Region are generally stronger than those associated with yields in the Canadian Pacific Coast Region and eastern Maritime Region. In association with the Prairie Region and Central Region yields, SST shows pronounced anomalies in the mid-high latitudes of the North Pacific from winter to summer. The non-linearity of the SST anomalies associated with the Canadian yields is also clearly evident. Stronger (weaker) SST anomalies in the extratropical North Pacific correspond to low wheat yields in the Prairie (Central) Region, while weaker (stronger) SST anomalies correspond to high yields in the Prairie (Central) Region.     

近赤道太平洋表层和斜温层海温的变化与ENSO

用ＮＭＣ１９８２～１９９３年海洋再分析资料集,分析近赤道太平洋（１０°Ｓ～１０°Ｎ）海洋上层（０～４００ｍ）温度的季节和年际变化特征。分析揭示,上层海温的年际变化比季节变化大。在ＥＮＳＯ年或反ＥＮＳＯ年,由于斜温层深度变化大,斜温层附近的海温异常比海表还大,无论在西太平洋暖水区,还是东太平洋冷水区,斜温层附近温度距平都可达±７°℃以上,而且西太平洋暖水区的最大异常出现在赤道两侧４°～９°区域。     

赤道太平洋区域风应力与海表温度年际异常的奇异值分解

用向量场奇异值分解方法分析了赤道太平洋区域风应力场与海表温度场年际异常的相关联系。结果表明,最主要的一对奇异向量与ENSO循环关系密切,其主要特征为赤道中、东太平洋风应力向赤道的异常辐合（辐散）与该区的SST异常升高（降低）准同步变化。对70和80年代的4次 El Ni?o事件中标准化风应力异常场的分析表明,它们均表现出赤道中、东太平洋的辐合。这一结果可能比用信风张弛描述ENSO循环中的环流异常更合理和更具代表性。     

The Asymmetry of Subsurface Temperature Anomalies Associated with ENSO in the Equatorial Western Pacific

The phenomenon of ENSO asymmetry has been recognized for many years, but most studies have focused on the asymmetry of surface temperature anomalies in the equatorial eastern Pacific. Here, the authors investigate the temperature asymmetry associated with ENSO in the subsurface of the western Pacific through analysis of observations and numerical experiments with an ocean GCM. Both the observation and simulation exhibit significant ENSO asymmetry, characterized by negative temperature skewness in the equatorial western Pacific and positive skewness in the eastern Pacific. Heat budget analysis reveals that nonlinear dynamical heating results in the positive temperature asymmetry in the equatorial eastern Pacific, but tends to weaken the negative temperature asymmetry in the equatorial western Pacific. The climatological meridional current transports the temperature anomalies and corresponding negative asymmetry from the off-equator region to the equator in the subsurface of the western Pacific. Through a sensitivity experiment with reversed wind stress forcing, the authors suggest that the skewness of the wind stress anomalies does not contribute to the negative temperature asymmetry in the western Pacific in the first-order approximation, while the internal nonlinear dynamics does play a key role. The study suggests that, as a result of nonlinear processes, the oceanic responses to anomalous wind stress are nonlinear and asymmetric in the tropical Pacific.     

Preliminary Studies on Predicting the Tropical Indian Ocean Sea Surface Temperature through Combined Statistical Methods and Dynamic ENSO Prediction

The sea surface temperature(SST) in the Indian Ocean affects the regional climate over the Asian continent mostly through a modulation of the monsoon system.It is still difficult to provide an a priori indication of the seasonal variability over the Indian Ocean.It is widely recognized that the warm and cold events of SST over the tropical Indian Ocean are strongly linked to those of the equatorial eastern Pacific.In this study,a statistical prediction model has been developed to predict the monthly SST over the tropical Indian Ocean.This model is a linear regression model based on the lag relationship between the SST over the tropical Indian Ocean and the Ni o3.4(5°S-5°N,170°W-120°W) SST Index.The predictor(i.e.,Ni o3.4 SST Index) has been operationally predicted by a large size ensemble El Ni o and the Southern Oscillation(ENSO) forecast system with coupled data assimilation(Leefs_CDA),which achieves a high predictive skill of up to a 24-month lead time for the equatorial eastern Pacific SST.As a result,the prediction skill of the present statistical model over the tropical Indian Ocean is better than that of persistence prediction for January 1982 through December 2009.     

关于亚洲季风与ENSO循环相互作用研究最近的进展

综述和回顾了最近6年我国在实施国际气候变化与可预测性研究计划(CLIVAR)中在季风与ENSO循环相互作用方面的研究成果.特别是回顾了ENSO循环对东亚和我国降水、水汽输送、季风环流、西太平洋副热带高压的影响,以及亚洲季风对ENSO循环的动力作用和ENSO循环的物理机制等的研究成果,并且,还回顾了关于季风与ENSO循环相互作用的数值模拟和可预测性的研究成果.同时指出今后在此领域急待研究的一些问题.     

ENSO循环及相关研究综述

ENSO（El Nino ＆ South Oscillation）是热带海气相互作用的强信号,对全球气候异常有着重要影响。本文着重论述近几十年来ENSO循环与相关海一气系统相互作用的研究现状。首先从线性、非线性两方面阐述了ENSO循环的正负反馈机制;其次,详细论述了西太平洋暖池、热带大气环流和中高纬海一气系统与ENSO循环相互作用的物理过程和机制;最后,从统计预测和数值预测两方面对ENSO的预测现状进行了评述。     

热带和中纬太平洋海温异常对东北夏季低温冷害影响的诊断分析研究

利用1995~1997年东北地区23个测站的地面气温资料、1950~1996年太平洋地区月平均海温资料以及1980~1994年全球月平均风场资料,分析了东北夏季低温冷害的时空特征和变化规律,探讨了太平洋各区域的海温异常与低温冷害之间的可能联系及其影响机理。结果表明,用EOF分解得到的前三个特征向量（占总方差的84.28%）基本表示了东北夏季气温的变化,用这三个特征向量重建的气温距平场,存在着3~4年、6~8年和准16年的主周期,其中6~8年的主分量信号最强。在年代际尺度上,在1979年前后发生了由气温偏冷向偏暖的突变。热带西太平洋暖池（140°E~180°,10°S~10°N）是影响东北夏季气温的关键海域,那里前期冬季海表温度变化是预测东北夏季低温冷害的强信号。另一个关键海域是中纬西太平洋（130°E~180°,10~30°N）,前期春季的海温变化也与东北夏季低温有较密切的联系。     

ENSO循环的两个不同位相期印度洋海表温度异常的特征分析

通过对ENSO循环的两个不同位相中印度洋地区海表温度变化特征的分析,指出印度洋地区的海温变化与赤道东太平洋地区的海温变化有较好的相关关系,是ENSO循环的重要组成部分。对应于赤道东太平洋暖位相期,印度洋地区的海温分布为东冷西暖;与此相反,在赤道东太平洋冷位相期,印度洋地区的海温分布为东暖西冷。进-步的分析还发现,印度洋东、西部地区海温变化纬向差异最明显的区域位于印度洋赤道以南0～25°S附近,且这种差异具有明显的年季变化特征,在整个夏季风期间差异较大,而冬季风期间较小,其中冷位相期间的纬向差异比暖位相期间的纬向差异大。代表印度洋纬向差异的IDM(偶极指数)变化与赤道东太平洋地区的海温变化有很好的正相关关系。