EI Nino类型年对低纬大气环流及我国天气的影响

应用热带格点风及OLR资料,通过统计和物理量诊断,讨论了El Nino不同过程类别的低纬环流的差异和季节性特征以及对我国天气气候的影响。得到如下主要结果:(1)El Nino年的不同类型间存在着差异。它们在常定动能、动量和温度的分布特征等方面都存在着明显的差异。(2)El Nino不同的过程类别对我国降水、气温的影响不同,且表现出明显的季节变化。     

两类E1 Nino事件太平洋海温异常时空结构的分析

用聚类法对１９５１─１９８６年发生的１０次厄尔尼诺事件进行分析，归纳出两类厄尔尼诺事件。第Ⅰ类在赤道中太平洋偏西先开始增温，第Ⅱ类在赤道东太平洋先开始增温；用距平合成和复自然正交经验展开研究了两类事件从产生到消亡各阶段所对应的太平洋海温异常的时空结构和特征。爆发和发展阶段，第Ⅰ类海温场扰动由西向东传，第Ⅱ类相反。距平分布也呈明显相反的特征。成熟阶段，赤道地区第Ⅰ类逆转为由东向西传播；第Ⅱ类则出现经向北传、纬向准静止；中高纬地区两类仍相反，而距平分布的相反特征则已经消失。消亡阶段，海温场的扰动传播第Ⅱ类与成熟阶段变化不大，而第Ⅰ类就变成与第Ⅱ类一致；距平分布也差别不大。     

卫星双通道反演的赤道纬向环流的气候特征及与ENS0关系的研究

利用1979－1995年共17年美国NOAA卫星观测的OLR，HIRS－Tb12与NCEP再分析的同期资料进行对比分析，证明了用卫星观测的红外，水汽双通道（OLR反演上升运动，HIRS－Tb12反演下沉运动）去反演纬向垂直环流是一个很好的途径，定义了卫星双通道反演的纬向垂直环流指数，利用该定义用卫星资料计算并反演了气候平均的全年及四季的纬向垂直环流，详细地讨论了它的气候学特征，同时又利用上述定义研究了3次典型ENSO过程的演变特征，指出太平洋的东上升支，在ENSO盛期都越过日界线，这是ENSO过程的一个共同特征，太平洋上的正Walker环流上升在ENSO盛期的强度与ENSO过程的一个共同特征，太平洋上的正Walker环流上升支在ENSO盛期的强度与ENSO过程的强弱有关。     

Nino C区秋季海温异常对东亚冬季大气环流的影响

研究了秋季赤道中东太平洋（Nino C区:0～10°S,180～90°W）的SST异常对东亚冬季大气环流的可能影响。在揭示二者联系的基础上,通过分析海温异常所引起的500hPa高度、经向风及纬向风的异常特征,探讨了秋季海温异常影响东亚冬季大气环流的可能途径。研究发现,Nino C区秋季SST异常,能够对东亚及西太平洋地区的大气环流及风场产生显著影响,进而影响东亚冬季风活动:秋季SST正（负）异常,引起西太平洋地区出现类似负（正）WP遥相关型的环流异常,中纬度纬向西风加强（减弱）,东亚及沿海地区出现异常南（北）风分量,经向风减弱（加强）,最终导致偏弱（强）的东亚冬季风活动。这是海温异常影响东亚冬季大气环流的一种可能途径。     

下半年Nino3区海表升温对东亚春季大气环流及山东春季降水的影响

通过分析下半年Nino3区(150º~90ºW,5ºS~5ºN)海表温度(SST)升高引起的次年春季500 hPa高度、850 hPa及200 hPa经向风的异常特征,发现下半年Nino3区显著升温,可导致次年春季热带和西北太平洋副热带地区的500 hPa高度场升高,即西太平洋副热带高压偏强、偏西、偏北,东亚大槽偏弱、偏东;巴尔喀什湖至贝加尔湖的高度场降低,即该地区经常有低槽维持;亚洲至西太平洋地区盛行纬向环流。我国东部沿海地区及邻近海域的偏南风加强,而我国东北和华北地区的偏北风偏弱。这种高度场与风场的异常恰与山东4月降水偏多年所对应的异常特征相吻合,即下半年Nino3区显著升温通过影响次年春季大气环流异常,进而影响山东春季降水。资料统计表明,下半年Nino3区显著升温,次年山东及我国中纬度东部地区春季尤其4月的降水往往偏多。     

2008年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

2008年,尽管总体来看,全国天气气候的持续异常较弱,未发生大范围持续干旱和严重洪涝灾害,但依然出现了非常显著的天气气候异常特征,如全国平均年降水量比常年偏多,为近10年来降水最多的年份;夏季华南降水异常偏多,黄淮降水偏多;年平均气温偏高,但冬季气温偏低,年初南方遭遇罕见低温雨雪冰冻灾害;在南海和西太平洋生成的台风个数明显偏少,但是登陆台风偏多,初台异常偏早.分析发现,2008年赤道中东太平洋总体处在冷水位相,受海洋异常强迫和海气相互作用的影响,北半球大气环流表现出的主要特征是:500hPa西太平洋副高强度和位置变化较大;冬夏季风均偏强;冬春季西太平洋暖池区热带对流活动偏强,夏秋季则偏弱;1月份,亚洲中高纬度经向环流异常发展,2至4月份则以纬向环流为主,春季后期至秋季,经纬向环流的转换较快,环流的持续性较弱.这些环流异常是影响2008年中国气候异常的主要原因.     

2013年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

本文对2013年海洋和大气环流异常特征进行分析,讨论这些异常特征对中国气温和降水的主要影响。结果表明：2012/2013年冬季,北极涛动持续维持负位相,500 hPa位势高度场上,欧亚大陆中高纬环流呈“两槽一脊”的环流形势,乌拉尔山的高压脊持续偏强,而东亚槽也异常偏强,导致全国平均气温较常年同期偏低。季内,西伯利亚高压强度变化显著,与之相对应,我国气温季内阶段性变化大,前冬冷、后冬暖。进一步研究表明,前秋北极海冰的大幅偏少是造成东亚冬季风偏强的重要原因。2013年冬季至夏季,赤道中东太平洋海温异常偏低而海洋性大陆至西太平洋海温异常偏高,受此影响,夏季西太平洋副热带高压位置明显偏北,导致我国北方夏季多雨。与此同时,受西太平洋副热带高压下沉气流的控制,我国南方大部高温持续。2013年南海夏季风爆发偏早两候,结束偏晚4候,强度偏弱。     

2015年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

对2015年海洋和大气环流异常特征进行分析,讨论这些异常特征对中国气候的主要影响。结果表明:2015年东亚冬季风强度较常年略偏弱,冬季风季内变化特征显著,初冬强度偏强,隆冬和后冬转为偏弱。受其影响,冬季我国大部分地区气温较常年同期偏高,但季内变化显著,初冬冷、隆冬和后冬暖。2015年,赤道太平洋出现了一次超强厄尔尼诺事件,2014年5月至2015年11月厄尔尼诺综合区累计海温指数已达23.0℃,成为历史上最强厄尔尼诺事件。加之,4月以来印度洋一致偏暖模态及偶极模态正位相发展,使得夏季太平洋副热带高压偏强、偏西、偏南,导致我国南方多雨而北方少雨。2015年南海夏季风爆发时间与常年一致,结束偏晚2候,强度偏弱。     

2009年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

2009年总体来看,全国天气气候的特征为气温偏高,平均降水偏少,夏季为近10多年来降水最少的年份,区域性和持续性干旱非常显著:黄淮、华北发生了严重的秋冬季连旱,东北西南部夏秋旱严重,江南西部、华南西部和西南南部夏秋旱明显等。2009年在南海和西太平洋生成的热带气旋个数明显偏少,但是登陆的偏多,初次登陆时间偏早。分析发现,2009年赤道中东太平洋春季前处于冷水位相,4月以后进入暖水位相,6月开始了一次厄尔尼诺事件。受海洋异常强迫和海气相互作用的影响,北半球大气环流表现出的主要特征是:500 hPa西太平洋副高强度和位置变化较大;东亚冬季风偏弱,夏季风偏强;西太平洋暖池区冬春季热带对流活动偏强,夏秋季正常;亚洲中高纬度经纬向环流交替转换,其中5月纬向环流盛行,6月、10月和11月经向环流盛行。这些环流异常是影响2009年中国气候异常的主要原因。     

Nino3区海温的变化对黄河流域夏季降水的影响

利用1961—2011年NCEP/NCAR再分析资料和黄河流域45站降水资料,定义了4月和上年10月的Nino3区海温差（ΔISST3）指数,分析ΔISST3指数与夏季海温的关系以及大气环流和夏季黄河流域降水与ΔISST3指数的相关情况,得到如下结果：(1)ΔISST3升高（降低）时,夏季赤道中东太平洋海温易偏暖（冷）,而我国南海到菲律宾半岛海区易偏冷（暖）。（2）500 hPa高度场上,ΔISST3与100°E~80°W范围的热带和副热带地区高度呈显著的负相关关系;ΔISST3正负异常差值场显示,ΔISST3升高（降低）时,夏季热带和太平洋副热带地区的500 hPa高度偏低（高）,赤道北侧850 hPa西风（东风）距平异常,西太平洋副热带高压明显偏弱（强）,我国东部沿海大陆盛行偏北（南）气流,暖湿气流不活跃（活跃）,季风偏弱（强）,而中高纬度上,蒙古北部气旋（反气旋）发展,致使河套地区处在反气旋性（气旋性）环流中。（3）ΔISST3指数与黄河流域夏季降水呈显著的负相关关系,相关系数为-0.51,当ΔISST3正异常时,黄河流域夏季降水易偏少;ΔISST3负异常时,黄河流域夏季降水易偏多,且负异常对黄河流域夏季降水的影响更显著。     

ElNino事件当年和次年夏季低纬环流特征的初步分析

分析１９５０年以来中等强度以上的ＥｌＮｉｎｏ和ＬａＮｉｎａ当年和次年夏季低纬度风场和５００ｈＰａ高度距平场发现有不同特征。其中中－西太平洋近赤道地区８５０、２００ｈＰａ上风场异常变化十分明显,这种异常变化与南北半球大气相互作用有密切关系。     

INFLUENCE OF EL NINO ON WEATHER AND CLIMATE IN CHINA

El Nino as well as the Southern Oscillation is one of the strongest signals known so far over climatic noise ininterannual variations of the atmosphere and oceans.A great number of studies have shown definitely relationships be-tween the events and climatic anomalies in China.In this review,observational results obtained in the recent severalyears are first summarized.Then the possible physical mechanisms on the influence of El Nino are presented and,finally,the associated problems are discussed.     

与厄尔尼诺有关的北半球100hPa大气环流异常

研究了北半球１００ｈＰａ冬季遥相关现象，指出，北半球冬季１００ｈＰａ存在ＰＮＡ流型，它的波列与５００ｈＰａ流型很接近，当厄尔尼诺发展到盛期（冬季）时，１００ｈＰａ出现强ＰＮＡ型，这种对应关系比５００ｈＰａ好些，此外，还研究了厄尔尼发生、发展各阶段的１００ｈＰａ低纬风场以及１００ｈＰａ春，夏，秋，冬四季平均环流异常特征，发现在厄尔尼诺发生年春季，１００ｈＰａ高度比反厄尔尼诺年大范围偏低，发生前的冬季     

北半球500百帕极地环流与厄尔尼诺、南方涛动及我国气温场的遥相关

本文用1951—1984年的资料对500百帕、65°N以北的高度场作自然正交展开,用模糊聚类对典型场归类。指出,极涡月平均场有三种形态,1月份平均场形态较特殊;大尺度距平场也有三种形态,4月份距平场形态较特殊。此外,研究了典型场的时间权重系数与厄尔尼诺、南方涛动的关系。指出,厄尔尼诺现象发生的当年4月、10月极地大尺度距平场有明显的异常特征。这种极地环流异常已明显影响到我国4月份、10月份的气温场。因而,可能是厄尔尼诺年我国气温4月偏低、10月偏高的一个重要原因。     

IAP GCM模式大气波谱结构及其在厄尔尼诺年的异常

本文分析了中国科学院大气物理研究所大气环流模式(IAP GCM)模式大气波谱结构(沿纬圈的谐波波谱和时域上的频率谱)及其在厄尔尼诺年的异常。结果表明,超长波是低纬波动的主要空间形式,准40天振荡在一定地理区域内显著存在,并与观测结果有一定联系,它们在厄尔尼诺年均发生明显异常。本工作对鉴定GCM性能及开发GCM的研究领域可能是一种有益的尝试。     

CHARACTERISTICS OF THE NORTHERN HEMISPHERE 500hPa DIABATIC HEAT FLOW FIELD IN YEARS OF EL NINO AND ANTI-EL NINO

In this paper,by using spectral method,the monthly-and seasonal-scale atmospheric diabatic heat flow(ADHF)departure fields are diagnosed in the period of 1964—1985 with 6 El Nino years and 6 anti-El Nino years over theNorthern hemisphere(NH).The results show that El Nino phenomena have pronounced influence on the ADHF depar-ture fields.The response of atmosphere exhibits a preferred arrangement of organizing positive and negative departurecenters at low,middle and high latitudes.In anti-El Nino years,the response has the same forms as in El Nino years,but departure centers are opposite in phase.Furthermore,ADHF departure shows low-frequency oscillation in El Ninoyears and anti-El Nino years.The center of difference in departure between El Nino and anti-El Nino years displays abi-monthly oscillation.Finally,through air-sea correlation analysis,it is pointed out that the SST anomaly is the most important cause forADHF anomaly.     

El Nino事件当年和次年夏季低纬环流特征的初步分析

分析1950年以来中等强度以上的ElNiño和LaNina当年和次年夏季(7月)低纬度风场和500hPa高度距平场,发现有不同的特征。其中中-西太平洋近赤道地区850、200hPa上风场异常变化十分明显,这种异常变化与南北半球大气相互作用有密切关系。在500hPa高度距平场上,北半球中、高和低纬地区表现出不同的正、负距平分布型式。上述特点对气候短期预测有一定参考意义。     

IAP GCM模式大气背景环流在厄尔尼诺年的异常

本文分析了中国科学院大气物理研究所大气环流模式(IAP GCM)模式大气5～9月平均环流(本文称为背景环流)。结果表明;厄尔尼诺年一系列重要系统(南方涛动、瓦克环流、哈德莱环流、西太平洋副热带高压和热带辐合带)及大范围降水均发生明显异常;北半球西太平洋热带、副热带是环流异常的主要区域。它们与观测资料的分析结果基本一致,从而论证了该模式在低纬环流研究中的应用前景。