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。      

太平洋次表层海温与南海夏季风建立关系初探

通过合成分析和相关分析对南海夏季风爆发异常年份前期 0～ 40 0 m深度次表层海温的异常分布进行了讨论 ,发现北太平洋 (1 50°E～ 1 50°W,3 5～ 50°N)区域对季风爆发时间的早晚有着较为持续的影响 ,前冬 1 2 0～ 3 0 0 m深度尤其显著 ,具体表现为当前冬该海域海温偏低时 ,季风爆发偏晚 ,反之偏早 ;并通过定义一个北太平洋热力参数以表征该区域的热力作用 ,指出这一作用可能通过遥相关过程得以实现     

厄尔尼诺过程赤道太平洋海温增暖与传播特征

本文首先使用标准EOF时间系数主分量的谱分析探讨了赤道太平洋海面温度（EPSST）的长期变化情况,尔后使用CEOF及其恢复场分析了厄尔尼诺过程EPSST的增暖和传播特征。结果表明,按照厄尔尼诺过程的增暖范围,可概括为三类：①中东太平洋增暖型;②整个赤道太平洋增暖型;③东太平洋增暖型。而按厄尔尼诺发展过程的传播特征,也可将其分为三类：①东太平洋增暖西传型;②东西太平洋同时增暖尔后向中太平洋传播型;③西太平洋首先增暖尔后东传型。     

赤道中东太平洋表层水温异常与热带气旋活动的统计关系

利用1950-2005年西北太平洋热带气旋(TC)和赤道中东太平洋表层水温(SST)资料,统计分析了赤道中东太平洋表层水温异常与TC频数、强度、源地和路径等的关系.结果表明,赤道中东太平洋暖异常年:(1)TC发生频数偏少,较常年平均偏少2～3个,但强度偏强,强台风和超强台风发生数偏多,较常年平均偏多1个左右,且随着暖异常强度的增强,TC发生频数偏少,强度增强愈加明显;(2)TC生成位置偏东偏南,145°E以东海区TC生成频数较冷异常年和La Nina年增加明显;(3)TC路径偏东,转向路径出现频次增加,西向路径出现频次减少,从而导致日本东部海区TC通过频数增加,而我国南海和华东沿海TC通过频数减少;(4)在我国登陆的TC频数偏少,较常年平均偏少1～2个.赤道中东太平洋冷异常年,情况基本与上相反.上述影响主要是由于赤道中东太平洋SST异常导致大气环流发生异常造成的.     

赤道东太平洋海温与中国温度、降水的关系

根据１９５１～１９９８年北太平洋海温和中国温度、降水资料,统计分析了春、夏、秋、冬四季赤道东太平洋海温、厄尔尼诺及拉尼娜事件和中国温度、降水的关系,结果表明：赤道东太平洋海温、厄尔尼诺和拉尼娜事件与中国温度、降水有一定关系,其中与温度冬季关系较好,与降水秋季关系最好。     

黑潮SSTA与赤道太平洋风场及ENSO关系初探

利用NCEP/NCAR的1950—1998年海表温度场和1958—1997年海表风场再分析资料,采用相关、合成等分析方法,研究了黑潮区域SSTA(sea surface temperature anomaly)与太平洋风场的关系。结果表明:从SSTA滞后风场3月起,与其关系密切的经向风关键区位于赤道西太平洋(140~160°E,5°S~5°N),纬向风关键区位于赤道中太平洋(160°E~150°W,5°S~5°N),两者对SSTA的影响均可持续6月左右;纬向风关键区的强度和范围均大于经向风。进一步研究表明,黑潮SS-TA与ENSO事件有着密切的联系:E l N ino(La N ina)事件当年11月—次年12月期间黑潮海温多为正(负)异常。     

太平洋次表层海温年代际变率及其突变特征

利用经验正交函数展开和滑动t检验等方法研究了太平洋次表层海温的年代际变率特征。研究表明，太平洋次表层海温在19800年前后从上至下，先后经历了一次显著的年代际突变，而且随深度不同存在着四种不同的空间突变模态，这四种模态的形成与北太平洋海温异常的西南潜沉路径有着密切的联系。从北太平洋窗口区潜沉的年代际信号沿西南路径传播到副热带地区，在温跃层160m上下与西太平洋向东北传播的异常信号汇合。因此，北太平洋沿西南潜沉路径传播的年代际信号对ENSO的影响可能是间接的，而热带西南太平洋则可能扮演更为重要的角色。     

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。     

中低纬太平洋夏季次表层海温异常年代际变化的时空特征比较

对1955—1998年的夏季次表层(0~400 m)海温进行了EOF分解,对比分析了中低纬太平洋夏季次表层海温的年代际变化特征。结果表明:中纬太平洋夏季次表层海温有2种年代际分布模态:0~160 m表现为PDO型,200~400 m表现为全区一致型;低纬太平洋夏季次表层海温有3种年代际分布模态:0~60 m和300~400 m为全区一致型,80~240 m为东西反向型。太平洋夏季次表层海温异常的年代际变化在中低纬都存在从上而下的时间滞后;而同一层中低纬太平洋夏季次表层海温年代际突变的时间也不一致。     

春季赤道东太平洋海温异常与东亚夏季风的关系

定义了新的东亚季风指数,分析表明该季风指数能够更好地反映西太平洋副高的季节变化和年际变化。以此为基础讨论了春季赤道东太平洋海温异常、夏季西太平洋副高及东亚夏季风三者之是的关系,指出春季赤道东太平洋海温偏暖年,夏季西太平洋副高偏南、偏强、偏西,东亚夏季风偏弱,长江流域夏季多雨,华南、河套及其以东地区少雨;春季赤道东太平洋海温偏冷年则反之。     

热带太平洋风应力距平场的主振荡型分析

利用FSU（Florida State University）风应力逐月资料，运用POP方法，分析了热带太平洋地区风应力异常场结构与ENSO的联系。结果显示：纬向风应力有35、47和57月周期的传播型振荡；经向风应力有28和38月周期的传播型振荡。得到纬向、经向风应力传播型与ENSO振荡的耦合关系。同时指出，对El Nino／La Nina这样的大尺度海气相互作用现象的时空演变，应注重多种振荡混合的作用，而不应只分析单一模态的作用。风应力异常的局地振荡对El Nino／La Nina的影响也不应忽视。     

热带西太平洋对风应力响应的动力学

应用一个线性等值浅水模式,在低频近似下研究了热带大洋西部对风应力响应的动力过程.指出,由于西边界将激发出振幅大的Kelvin波,以及激发出能形成动力边界层结构的Rossby短波,这种结构使来自风应力的能量可在边界附近聚集和维持,并向东传播,表明了热带西太平洋对El Nino(La Nina)事件的形成和发展较热带东太平洋更为重要,因为后者只激发非色散的Rossby长波.一个重要的观点是:热带西太平洋发展成El Nino的初始暖海温距平是在强烈东风应力作用下形成的,当大气改吹西风时,暖的温度距平只是向东传播及进一步发展而已,而西风恰恰是形成La Nina事件的前期动力.另一个结果是当风应力停止作用于海洋后,海洋边界上的经圈流仍随时间呈正比的发展,这一类不稳定性的发现加强了对热带特西太平洋在El Nino(La Nina)发展中作用的认识.     

热带太平洋地区风场异常和与El Ni(~n)o有关的年际变化

利用1964～1993年NCEP/NCAR再分析风应力资料和中国科学院大气物理研究所发展的14层热带太平洋环流模式(OGCM),对热带太平洋与El Ni(~n)o有关的年际变化进行了研究.首先,分析了西太平洋暖池次表层海温异常(SOTA)与Ni(~n)o 3区海表温度异常(SSTA)的年际变化关系,发现在El Ni(~n)o事件之前,暖池的次表层海温都有明显正异常出现,它的东传导致了El Ni(~n)o的发生,并且SOTA的传播随纬度变化,沿赤道东传,在赤道外西传.然后,选取了20世纪70年代和80年代两次最强的El Ni(~n)o事件讨论了引起这种机制的可能原因--西风异常的作用.最后,对1964～1993所有的El Ni(~n)o年的风场、次表层海温和海表温度的异常进行了综合分析.     

热带印度洋偶极子事件期间印度洋大气的变化——大气流函数场和势函数场的分析

大气环流的变异是热带印度洋偶极子（IOD）事件研究中的一个重要问题。本文从风场旋度分量和散度分量角度出发,利用观测资料和大气环流模式,对IOD事件发生时热带印度洋海区上空的大气环流变化进行了分析,揭示出风场不同分量在IOD事件期间的变化特征。研究结果表明,热带印度洋大气环流系统在IOD事件期间,旋度分量和散度分量在垂直方向上呈现明显的一阶斜压形式,而在水平方向上呈现明显的对称分布特征。对低空（850 hPa）来说,无辐散流函数距平场在IOD事件正位相期间表现为关于赤道对称的一对反气旋式环流;无旋度分量在IOD事件正位相期间的响应表现为东印度洋辐散、西印度洋辐合;大气环流的两种分量场均可以在赤道印度洋地区产生距平意义下的纬向东风,正是这种形式的距平东风使得IOD事件依靠海气系统正反馈机制得以维持和发展。而高空（200 hPa）大气环流形式刚好与850 hPa相反。     

Decadal Indian Ocean Dipolar Variability and Its Relationship with the Tropical Pacific

A robust decadal Indian Ocean dipolar variability(DIOD) is identified in observations and found to be related to tropical Pacific decadal variability(TPDV).A Pacific Ocean–global atmosphere(POGA) experiment,with fixed radiative forcing,is conducted to evaluate the DIOD variability and its relationship with the TPDV.In this experiment,the sea surface temperature anomalies are restored to observations over the tropical Pacific,but left as interactive with the atmosphere elsewhere.The TPDV-forced DIOD,represented as the ensemble mean of 10 simulations in POGA,accounts for one third of the total variance.The forced DIOD is triggered by anomalous Walker circulation in response to the TPDV and develops following Bjerknes feedback.Thermocline anomalies do not exhibit a propagating signal,indicating an absence of oceanic planetary wave adjustment in the subtropical Indian Ocean.The DIOD–TPDV correlation differs among the 10 simulations,with a low correlation corresponding to a strong internal DIOD independent of the TPDV.The variance of this internal DIOD depends on the background state in the Indian Ocean,modulated by the thermocline depth off Sumatra/Java.     

Statistical Downscaling of Wind Variability from Meteorological Fields

Measurements show that on numerous occasions the low-level wind is highly variable across a large portion of south-eastern Australia. Under such conditions the risk of a large rapid change in total wind power is increased. While variability tends to increase with mean wind speed, a large component of wind variability is not explained by wind speed alone. In this work, reanalysis fields from the US National Centers for Environmental Prediction (NCEP) are statistically downscaled to model wind variability at a coastal location in Victoria, Australia. In order to reduce the dimensionality of the problem, the NCEP fields are each decomposed using empirical orthogonal function (EOF) techniques. The downscaling technique is applied to two periods in the seasonal cycle, namely (i) winter to early spring, and (ii) summer. In each case, data representing 2 years are used to form a model that is then validated using independent data from another year. The EOFs that best predict wind variability are examined. To allow for non-linearity and complex interaction between variables, all empirical models are built using random forests. Quantitatively, the model compares favourably with a simple regression of wind variability against wind speed, as well as multiple linear regression models.     

漫谈Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性的理论、方法和应用

给出了热带异常风场多年序列{V′（t）}的一个傅立叶分析方案。对热带（30°S～30°N）1月850 hPa等压面1948—2005年{V′（t）}的试分析表明：1）{V′（t）}总模方S′中定常波异常{V′^＊（t）}的模方S′^＊远大于信风异常{[V′（t）]}的模方[S′],这与气候风场V-模方-S以信风为主的谱结构有显著差异。2）{V′（t）}的谱结构具有低维、低阶的特征,｜m｜=^-0,6的13个低｜m｜分量共拟合了S′模方的87.2%。3）全域定常波异常的合成波模方S′^＊｜m｜随｜m｜增大递减,｜m｜=1、2的V′^＊｜m｜拟合了S′^＊的44.4%,是构成{V′^＊}的最主要的分量;φ纬定常波异常的累积模方拟合率P′^＊｜m｜（φ）存在纬际差异,赤道至10°S带是主要高值带,20°N及以北是另一个高值带。4）全域和φ纬度上t年定常波异常模方及｜m｜=1、2的分量模方和存在明显的年际变化,20世纪80年代以来它们的强异常与强ENSO事件密切相关。因此,傅立叶分析方法是研究热带异常风场时间序列时空结构的有效和有用的方法。     

海南岛附近区域热带气旋低层风场的变化特征

利用1979~2015年JTWC(Joint Typhoon Warning Center)最佳路径资料(2001~2015年资料用于台风风圈结构分析)及ERA-interim(0.5°×0.5°)再分析数据,统计分析我国海南岛附近区域(15.5°N~23.5°N,106°E~116°E)热带气旋(Tropical Cyclone,简称TC)低层风场的变化特征。结果表明:(1)年均5.5个TC于4~12月主要以西偏北路径进入该区域,其中海南岛东南侧海域TC出现频率最高且强TC比例最多,而岛西北区域出现频率最低,强TC比例最少。(2)TC中心位于海南岛不同方位时,其外围低层风场分布具有不同的非对称特征,且大风出现比率也各有差异;TC中心位于海南岛上时出现大风比率最高,位于岛南侧时次之,位于岛北侧时最小。(3)该区域TC平均最大风速半径(RMW)为58.3 km;TC位于岛上时RMW最大,而位于岛西南侧最小。(4)TC近中心最大风速由海上向陆地急剧减小,其高值中心主要位于雷州半岛东侧及西侧海域。(5)研究区域内TC的34节风圈半径在TC环流的东侧大而西侧小,强TC大而弱TC小。(6)不同区域TC变形程度有所差异。平均而言,位于岛西南侧TC变形最大而位于岛东南侧时变形最小。     

Asymmetry of Salinity Variability in the Tropical Pacific during Interdecadal Pacific Oscillation Phases

It has been recognized that salinity variability in the tropical Pacific is closely related to the Interdecadal Pacific Oscillation(IPO). Here, we use model simulations from 1900 to 2017 to illustrate obvious asymmetries of salinity variability in the tropical Pacific during positive and negative IPO phases. The amplitude of salinity variability in the tropical Pacific during positive IPO phases is larger than that during negative IPO phases, with a more westward shift of a large Sea Surface Sal...     

热带太平洋海表面高度特征及其与ENSO事件的关系分析

利用1980--2008年Godas的逐月海表面高度（SSH）资料,分析了热带太平洋不同季节海表面高度季节及年际变化特征,并初步探讨了海表面高度异常与ENSO事件的关系。结果表明：1）就赤道地区而言,东太平洋区域海表面最低,西北太平洋和西南太平洋海表面最高,中太平洋区域较低。2）西北太平洋和西南太平洋海表面高度年际异常大,赤道中东太平洋区域在秋季和冬季的异常较大。3）1、4、10月热带太平洋海表面高度年际异常与ENSO事件有良好的对应关系：在E1Nifio事件期问,热带太平洋东部海表面高度增加,西部和西南部减小,不同季节异常区略有区别;7月海表面高度异常与ENSO事件关系不密切。