热带印度洋秋季偶极子模态与南海夏季风强度变化的关系

利用多年的Reynolds月平均海表温度资料和NCEP／NCAR全球大气再分析资料,采用经验正交函数（EOF）分析和滑动相关方法,研究了热带印度洋秋季偶极子模态和南海夏季风强度变化的关系。结果表明：（1）热带印度洋秋季海表温度距平（SSTA）的主要模态是全区一致型和偶极子（IOD）型,全区一致型模态主要代表了秋季SSTA全海盆一致的年代际及其以上时间尺度的变化,IOD型模态主要反映热带印度洋秋季SSTA年际时间尺度的变化。（2）当前期秋季热带印度洋存在正（负）IOD模态时,南海的夏季风强度减弱（增强）。二者年际变化的负相关关系在长期趋势的冷位相期不显著,而在暖位相期显著。（3）当南海夏季风强度增强（减弱）时,后期秋季热带印度洋出现正（负）IOD模态。二者年际变化的正相关关系在长期趋势的冷、暖位相期显著,在冷、暖位相转换期前后不显著。     

1997-1998年热带印度洋偶极子季节性位相锁定可能成因

利用改进的中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的第三代海洋环流模式,以及1949年1月-1999年12月NCEP／NCAR月平均海表面大气距平资料,采用数值试验的方法,研究了1997--1998年热带印度洋偶极子从发展到成熟的特征,以及在相同大气异常强迫下1—12月大气气候基本态对印度洋偶极子的作用。结果表明,海洋表面的大气强迫对激发1997--1998年印度洋偶极子有重要作用;大气气候态对1997--1998年印度洋偶极子的强度有很大影响,其中9月的大气气候态最有利于印度洋偶极子达到最强;赤道印度洋上空风应力异常是1997--1998年印度洋偶极子形成的主要原因。     

热带印度洋偶极子的季节性位相锁定可能原因

利用1960年1月～1999年12月Hadley气候预测和研究中心的全球海表温度资料和改进的中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的第三代海洋环流模式,以及1949年1月～1999年12月NCEP/NCAR月平均海表面大气距平资料,采用资料合成分析和数值试验相结合的方法,研究了热带印度洋偶极子从发展到成熟的特征。海表温度异常的分析结果表明,正、负热带印度洋偶极子的强度和发生强偶极子事件的次数都在北半球秋季达到最强、最多,与季节循环存在位相锁定。偶极子的数值模拟结果与此分析结果一致,表明海洋表面的大气强迫对激发印度洋偶极子有重要作用。对比试验的结果表明,赤道印度洋上空风应力异常是偶极子形成的主要原因。文中还设计了12个敏感性试验研究在相同大气异常强迫下1～12月大气气候基本态对印度洋偶极子的作用,结果发现大气气候态对偶极子的强度有很大影响,其中9月的大气气候态最有利于印度洋偶极子达到最强。这是由赤道东南印度洋地区东南风和海洋之间的正反馈过程决定的,因此大气基本态是偶极子成熟位相锁定在秋季的一个重要原因。     

热带印度洋次表层偶极子模态及其1997/1998年过程诊断分析研究

利用EOF分解及相关统计方法研究了热带印度洋400m以上的次表层海温异常并对1997/1998年热带印度洋偶极子事件过程进行诊断分析研究。结果表明:热带印度洋次表层400m以上的部分海温距平最大是在100m左右的深度, 就整个热带印度洋而言, 自20世纪80年代以来, 次表层60m以上出现了变暖的趋势, 而80m以下则出现了降温的趋势。同时在热带印度洋次表层80m深度存在着比海表更强的偶极子模态。1997/1998年发生在印度洋海表东冷西暖型的偶极子事件, 是东印度洋次表层的海温正距平西传的结果, 而海温正距平的西传与热带印度洋上东风异常有关, 其物理机制是东风异常激发的Rossby波的作用。     

热带印度洋海表面温度偶极子模态的气候演变特征

利用1960年1月—2008年12月共49 a的SODA资料和滑动EOF方法,对热带印度洋海表面温度异常 (SSTA) 偶极子模态 (IODM) 的气候演变特征进行了分析。结果表明:(1) 热带印度洋SSTA在间隔1 a,长度为10 a的滑动过程中IODM空间型经历了由南北向偶极子向东西向偶极子分布的演变,并非总是呈东西向的分布;(2) 在南北向偶极子期间,10 °S以北 (以南) 的热带印度洋SST总体上是降温 (升温) 的,而在东西向偶极子期间,热带东 (西) 印度洋SST总体上呈现准年代际尺度的升 (降) 温与降 (升) 温交替变化特征;(3) IODM还存在4次明显的准年代际变化,时间分别出现在1976、1987、1994和2005年;(4) IODM的方差贡献率与滑动EOF第一模态间有一种反位相变化的趋势。      

热带印度洋海温异常不同模态对南海夏季风爆发的可能影响

热带印度洋海温异常两种主要的模态分别是春季最强的全区一致型海温变化和秋季发展成熟的东西反位相偶极型模态, 本文主要分析了这两种海温模态对当年南海夏季风爆发的不同影响机制。对热带印度洋全区一致增暖和变冷年份的合成分析表明: 热带印度洋的增暖 (变冷) 通过海气相互作用激发印度洋－西太平洋异常的Walker环流圈, 加强 (减弱) 西太平洋副热带高压的强度, 进而有利于南海夏季风爆发的推迟 (提早)。由于热带印度洋全区一致型海温变化滞后响应于前冬ENSO事件, 因此, 作者提出热带印度洋的这种海温模态对维持ENSO对第二年南海夏季风爆发的影响起到了重要的传递作用。作者进一步通过1994年个例研究了热带印度洋偶极型海温模态对南海夏季风爆发的可能影响。1994年的热带印度洋偶极子在初夏就表现出很强的强度, 显著削弱了印度洋的夏季风环流, 尤其是索马里急流和赤道印度洋西风气流的强度。南海上游季风气流的减弱以及热带印度洋异常反气旋的发展阻碍了印度洋西南季风向南海的推进, 从而使得这一年南海夏季风爆发偏晚大约2候。     

印度洋偶极子研究进展综述

印度洋偶极子（IOD）是影响亚洲气候异常的重要系统之一。自1999年IOD提出以来,国内外学者对其形成机理及其与ENSO相互作用的研究取得了很大进展。综述了近年来国内外学者关于印度洋偶极子的定义、时空分布特征、形成机理、与ENSO的关系、对东亚气候的影响等问题的研究成果,提出了目前该领域存在的科学问题。     

印度洋偶极子与热带太平洋海洋表面温度异常多时间尺度相互作用初析

本文利用交叉谱方法, 将印度洋偶极子 (简称IOD) 与ENSO的相关关系分解到不同的时间尺度上来分析, 进而通过对海气耦合过程的初步分析, 讨论了不同时间尺度上IOD与ENSO的相互作用。结果表明, IOD与ENSO在准1～2年、 准3年、 准4年等三个时间尺度上存在显著相关, 同时, IOD还存在一个独立于ENSO的模态, 主要表现在准8个月时间尺度上。从海气相互作用的角度看, 在与ENSO相关的三个特征时间尺度上, IOD年际变率主要通过引发热带印度洋纬向风异常并且东传到太平洋, 从而引起热带中东太平洋海温的年际变率。与ENSO相对独立的IOD模态则没有类似的纬向风异常东传过程。此外, 在上述四个不同时间尺度上, 产生IOD变率的印度洋海气耦合过程不尽相同, 各具特点。     

热带印度洋上层洋流的动力统计诊断

作者对热带印度洋上层洋流作了空间的三维经验正交函数(EOF)分析,揭示其与印度洋偶极子和ENSO循环的关系.结果表明:热带印度洋上层流场偏差的前3个三维模态都具有赤道俘获波的性质,第一、二、三模态均具有2～4年的准周期,第一、三模态分别对应于第一、二类印度洋偶极子模态,第二模态则是ENSO在印度洋的延伸模态.由三维EOF各模态可直接计算各模态的垂直速度场.印度洋海温的年际变化主要取决于印度洋地区的海气耦合状态,然而ENSO循环也有很大影响,其影响也许是通过沃克环流的啮合作用来实现的.     

印度洋偶极子对热带大气季节内振荡传播的可能影响

利用多种大气和海温资料,通过相关、合成分析以及个例对比分析,重点研究了热带印度洋偶极型海温模态对热带大气季节内振荡传播的可能影响。结果表明:东南印度洋30～60天OLR距平及赤道印度洋中部30～60天850 hPa纬向风距平都与偶极子指数显著相关;印度洋正（负）偶极型海温模态对应的东印度洋异常冷（暖）水以及赤道印度洋中部850 hPa东（西）风距平阻碍（促进）了季节内对流活动的持续性东传,使得MJO的传播在赤道东印度洋-西太平洋发生明显的中断（持续）。      

印度洋偶极子向海盆一致模转变的年代际变化及其成因

利用3种百年时间尺度的海温资料,探讨了印度洋偶极子(India Ocean Dipole, IOD)向海盆一致模(Indian Ocean Basin, IOB)年际转变的年代际变化,结果发现1940—1970年几乎不存在这一转变现象,1970年以后该现象则十分显著。研究表明,IOD与ENSO之间海气耦合作用的年代际变化是这一转变现象的主要原因,1940—1970年IOD与ENSO之间发生发展相互独立,而1970年以后联系密切。通过进一步对物理量场的诊断分析,揭示了其中主要的动力机理：1970年以前,热带印度洋上空形成的季风环流异常无法与热带太平洋的沃克环流异常进行耦合,IOD事件发生时无法与热带太平洋产生联系。反之,1970年以后,热带两大洋上空两个纬圈环流异常之间耦合作用强烈,正(负)IOD事件发生时,通过海气相互作用,促进El Ni1o(La Ni1a)发展,印度洋又会受到来自ENSO的正反馈作用。因此这种“齿轮式”耦合模型能一直持续到冬季和次年春季,热带印度洋上空持续受到东(西)风异常的影响和低层环流的引导,西印度洋有次表层暖水的流入(出),加上印度洋本身海盆尺度较小,西边的暖...     

与不同El Nino相伴的IOD事件的季节演变特征对比

基于1951—2012年逐月海洋和大气多种要素的再分析资料,分析了与两类El Nino相伴的IOD(Indian Ocean Dipole,印度洋偶极子)事件盛期的海洋和大气异常特征,并进一步对比了与不同类型El Nino相伴的IOD事件的季节演变及对应的海气耦合过程。结果表明:两类IOD事件盛期时,暖海温强度和位置有显著差异。发生在东部型El Nino期间的IOD事件(简称EP-IOD)盛期,正(负)SSTA中心出现在热带西北(赤道东南)印度洋,强度相当,对应的热带印度洋—海洋大陆异常Walker环流强度较强、范围较大;与中部型CP El Nino相伴的IOD事件(简称CP-IOD)的正SSTA相对较弱,且偏于南印度洋,异常Walker环流较弱、较窄。在季节演变中,两类IOD事件期间的局地海气过程差异显著,伴随着西印度洋西南季风减弱和东印度洋异常东风加强,EP-IOD事件的发展以西正东负的偶极型异常海温的出现及加强为主要特征;而CP-IOD事件的发生发展则与西北印度洋异常冷海温的生消及南印度洋暖水的堆积相伴,表现为"-+-"三极型SSTA的出现并转为西正东负偶极型的过程,夏季时出现在东印度洋的异常东风以及赤道中印度洋低层负涡度异常水平环流对其发展具有重要作用。     

SVD揭示的印度洋海气相互作用模态及其与中国降水的联系

利用1958-1999年6-8月平均的GISST(Global Indian Sea Surface Temperature)海表温度资料和同期850 hPa水平风场等NCEP/NCAR再分析资料,作了向量奇异值分解,并对各个模态作了相应分析,发现前两个模态可以很好地表示出印度洋海气耦合的主要部分:第1模态是印度洋海温对ENSO信号的滞后响应;第2模态反映了存在于印度洋的海-气相互作用现象,是ENSO和IOD(Indian Ocean Dipole,印度洋偶极子)的混合模态.讨论了前两个模态与中国夏季降水等变化的联系,发现印度洋海温单极模态与我国华南夏季降水存在负相关,与长江流域及其以北地区存在正相关;印度洋偶极型海温与我国降水的关系不典型.     

Asymmetry in the tropical Indian Ocean subsurface temperature variability

The empirical orthogonal function (EOF) analysis of subsurface temperature shows a dominant north-south mode of interannual variability in the Tropical Indian Ocean (TIO) at around 100 m depth (thermocline). This subsurface mode (SSM) of variability evolves in September-November (SON) as a response to Indian Ocean Dipole and intensifies during December-February (DJF) reinforced by El Niño and Southern Oscillation (ENSO) forcing. The asymmetry in the evolution of positive and negative phases of SSM and its impacts on the modulation of surface features are studied. The asymmetry in the representation of anomalous surface winds along the equator and off-equatorial wind stress curl anomalies are primarily responsible for maintaining the asymmetry in the subsurface temperature through positive and negative phases of the SSM. During the positive phase of SSM, downwelling Rossby waves generated by anticyclonic wind stress curl propagate towards the southwestern TIO (SWTIO), the thermocline ridge region of mean upwelling. The warmer subsurface water associated with the downwelling Rossby waves upwells in the region of mean upwelling and warms the surface resulting in strong subsurface-surface coupling. Such interaction processes are however weak during the negative phase of SSM. The asymmetry in the subsurface-surface interaction during the two phases of SSM and its impact on the modulation of surface features of TIO are also reported. In addition to the ENSO forcing, self-maintenance of SSM during DJF season is evident in the positive SSM (PSSM) years through modulation of subsurface surface coupling and air-sea coupling. This positive feedback during PSSM years is maintained by the deepening thermocline, warm SSTs and convection. The asymmetry in the thermocline evolution is more evident in the SWTIO and southern TIO.     

2004年夏季经向型雨带及其与印度洋偶极模异常海温的关系

针对2004年夏季降水为南北向雨带分布的异常特点,利用NCEP/NCAR再分析资料对可能造成2004年准经向降水分布的海温场、高度场及水汽输送特征进行了分析,并与夏季降水呈纬向分布的2003年进行了比对.分析结果表明,2004年夏季西太平洋副热带高压偏北、偏东,中国大陆中纬度地区东部为异常偏东水汽输送,西部为异常偏西的水汽输送,东、西风在110°E形成南北向交界,有利于形成南北经向型的水汽辐合和降水分布.而在2003年夏季,西太平洋副热带高压偏南、偏西,在长江以南形成稳定的带状副高,有利于雨带长时间稳定在副高北侧的淮河流域,同时中国大陆35°N以南地区为异常偏西水汽输送,以北地区为异常偏东的水汽输送,正、负异常纬向风形成东西向交界,有利于形成东西纬向型的水汽辐合和带状降水分布.对海温状况的分析发现,虽然2003年和2004年太平洋异常海温信号较弱,但印度洋和中国大陆近海海温却有明显的差异,2004年夏季西北太平洋异常海温北高南低,西印度洋海温异常偏冷,赤道热带印度洋海温呈东暖西冷的偶极模负相位特征.而在2003年淮河强降水发生同期,西北太平洋异常海温南高北低,西印度洋海温异常偏暖,赤道热带印度洋海温呈东冷西暖的偶极模正相位特征.因此,印度洋异常海温偶极模的不同相位可能是造成2003、2004年中国夏季降水不同雨带分布型的重要原因.利用中国160个代表站1950～1999的降水资料,进一步分析了印度洋偶极模不同相位异常海温对中国夏季降水的影响,结果发现,印度洋偶极模正相位有利于中国南方降水的西移和北方降水的东进,趋向于形成东西纬向型降水分布; 而印度洋偶极模负相位有利于中国南方降水的东退和北方降水的西移,趋向于形成南北经向型降水分布.     

秋季热带印度洋偶极子年际振荡对长江上游径流量多寡的影响分析

利用年际增量、小波分析和回归分析等方法深入分析了秋季热带印度洋偶极子(Tropical Indian Ocean Dipole,TIOD)年际振荡对次年长江上游年径流量的影响特征及其物理机理.结果表明,长江上游年径流量和秋季TIOD均具有显著的年际振荡特征,在20世纪80年代以前和90年代之后尤为明显.两者的滞后相关系...     

印度洋偶极子与中国秋季降水的关系

利用1950--1999年Hadley中心全球海温资料、NCEP／NCAR再分析资料以及国家气象局整编的160站降水资料，分析讨论了夏季印度洋偶极子与中国秋季降水的时滞关系及秋季印度洋偶极子与同期中国降水的关系。结果表明：夏、秋季印度洋偶极子均与中国南方秋季降水有很好的正相关关系；通过对印度洋偶极子时期秋季异常环流场特征分析，发现正偶极子时期中国西南部受中层槽前西南气流影响，带来充足水汽，同时低层为异常气旋性环流控制，使该地区降水增加。     

南印度洋偶极子的特征及其与ENSO的关系

利用逐月OISST、ERSST及NCEP2表面风场等资料探讨了南印度洋偶极子(Southern Indian Ocean Dipole,SIOD)的结构特征、形成原因及其与ENSO的关系。结果表明:在南印度洋,偶极子形态的年际海表面温度异常在10—12月出现,次年2月达到极值,随后的4—6月消亡。SIOD的形成主要是风场、潜热通量和短波辐射通量起作用,混合层深度异常加厚或变浅有助于SIOD的形成。近30 a资料表明,SIOD的盛期超前ENSO 9~10个月,且具有季节锁相特征。20世纪70年代中期发生年代际气候突变后,SIOD与ENSO的相关关系显著增强。正SIOD事件之后一般都有El Nio事件发生,负SIOD事件之后都有La Nia事件发生。