赤道不同海域对信风张弛的响应特征——对El Ni?o研究的启示

当均匀的纬圈风应力作用于赤道海洋时,在东、西边界附近由于平衡的物理过程不同,其响应特征也不同。当盛吹一个方向的风时,例如东风,东边界的温跃层会变浅（冷水）,而西边界的温跃层变深。当东风吹了t0时间而改吹西风时,无论东边界的温跃层还是西边界的温跃层都要持续到2t0时间后,才改变其发展方向。这表明边界上的物理场带有长的“惯性”或长的“记忆”。但西边界信号向东传播的速度比东边界向西传播的速度要快,且振幅也大,从这个意义上讲,El Ni?o事件先兆从西边界附近出现后,能迅速影响到西、中太平洋,也即西边界附近更易成为 El Ni?o事件的源地,特别是强的El Ni?o事件。     

El Nio事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用 Ⅱ.模式结果分析

为了分析 ＥＩ Ｎｉｏ事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用，建立一个类似于Ｚｅｂｉａｋ的简单热带海洋数值模式，在观测到的风应力异常的强迫下，模拟赤道太平洋地区 １９７１年１月至 １９９８年８月海表温度异常的变化。结果表明，模式对观测的Ｎｉｏ３区海表温度异常（ＳＳＴＡ）有很好的模拟能力。模拟和观测Ｎｉ区ＳＳＴＡ之间的相关系数可达 ０．９０。模式对 Ｅｌ Ｎｉｏ事件期间赤道太平洋海表温度异常随时间变化也有较好的模拟能力。为了分析Ｅｌ Ｎｉｏ期间ＳＳＴＡ的空间分布及其随时间变化的动力学机制，还对１９８６～１９８９年 ＥＮＳＯ循环期间赤道太平洋地区观测的 ＳＳＴＡ的传播特征及其形成机制进行了分析。模式较好地模拟出了观测到的赤道太平洋地区ＳＳＴＡ的传播特征，即从１９８６年底至１９８７年 ４月， ＳＳＴＡ具有向东传播的特征，从 １９８７年 ６月至 １９８８年 ２月具有向西传播的特征。动力学分析的结果表明，赤道中西太平洋地区的缔向风应力异常对 Ｅｌ Ｎｉｏ事件的发生和消亡具有重要作用。赤道中西太平洋地区的西风异常可强迫出东传的Ｋｅｌｖｉｎ波，这个东传的 Ｋｅｌｖｉｎ波对正 ＳＳＴＡ的东传起主要作用，当这个东传的 Ｋｅｌｖ     

海温异常东向传播──El Nio事件发生的可能机制

为了揭示８０年代以来发生ＥｌＮｉｎｏ事件形成的机制，利用一个两层半的热带海洋模式进行数值试验．结果表明：在特定的西向流场背景条件下，热带大气季节内时间尺度振荡强迫激发的赤道第二斜压模态的波动可以在向东传播的过程中出现停驻．波动传播停驻与多普勒效应有密切的关系．由于波动停驻海区海表面温度（ＳＳＴ）正异常增大，可促进其上空大气对流运动的发展，导致赤道中、西太平洋出现大范围西风异常，在赤道海洋中激发起第一斜压模态的Ｋｅｌｖｉｎ波．基于上述事实和数值试验结果，文章提出了一个阶段性海气相互作用激发ＥｌＮｉｎｏ事件发生的机制，热带中太平洋波动传播停驻导致的ＳＳＴ正异常在这个发生机制中起着关键的作用．     

赤道太平洋西风异常与El Nio的关系

分析了 1 980年以来赤道太平洋西风异常观测资料 ,并利用POM海洋模式模拟了赤道太平洋海温对不同类型西风异常的响应。分析和数值模拟试验结果都表明 ,赤道太平洋上的西风异常可以引起赤道中东太平洋海温升高 ,但是ElNi no事件是否能发生 ,则与西风异常的位置、强度和东移有关。只有当赤道中太平洋 ( 1 60°E～ 1 60°W )出现一定强度的西风异常并较快东移 ,才有利于ElNi no发生。     

El Nino事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用 II.模式结果分析

为了分析ElNio事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用，建立一个类似于Zebiak的简单热带海洋数值模式，在观测到的风应力异常的强迫下，模拟赤道太平洋地区1971年1月至1998年8月海表温度异常的变化。结果表明，模式对观测的Nio3区海表温度异常(SSTA)有很好的模拟能力。模拟和观测Nio3区SSTA之间的相关系数可达0.90。模式对ElNio事件期间赤道太平洋海表温度异常随时间变化也有较好的模拟能力。为了分析ElNio期间SSTA的空间分布及其随时间变化的动力学机制，还对19861989年ENSO循环期间赤道太平洋地区观测的SSTA的传播特征及其形成机制进行了分析。模式较好地模拟出了观测到的赤道太平洋地区SSTA的传播特征，即从1986年底至1987年4月，SSTA具有向东传播的特征，从1987年6月至1988年2月具有向西传播的特征。动力学分析的结果表明，赤道中西太平洋地区的纬向风应力异常对ElNio事件的发生和消亡具有重要作用。赤道中西太平洋地区的西风异常可强迫出东传的Kelvin波，这个东传的Kelvin波对正SSTA的东传起主要作用，当这个东传的Kelvin波到达东边界，由于东边界的反射作用，在东边界产生西传的Rossby波，这个西传的Rossby波对赤道中东太平洋地区正SSTA的西传起主要作用。东传Kelvin波和反射的Rossby波对ElNio期间赤道东太平洋正SSTA二次峰值的形成具有重要作用。     

赤道两层海洋模式中基本流的切变不稳定性

设计了一个热带赤道β-平面的两层海洋模式,在准长波近似下,应用最大截断模分析赤道波的基本形态,指出无论是正压模或斜压模Kelvin波、Rossby波及基本流所对应的\     

一次El Niño背景下副高异常事件的基本特征

分析了 2019年一次El Ni?o事件发展的基本特征,并探讨了该次事件背景下副高偏强偏南的原因.研究发现:赤道中东太平洋纬向流反馈偏弱和西太平洋海域区域性的东风异常,都对该次事件表现出向中部型转变的趋势有一定程度的贡献.西太平洋海域上层大气的强烈下沉运动以及对流层低层存在的异常反气旋环流在一定程度上促进了副高的发展,...     

El Nio事件次年中国东部夏季气温分布特征研究

利用Had ISST和NCEP/NCAR再分析资料,采用统计学方法分析了1949年以来El Nio事件次年夏季中国东部气温分布特征。结果表明,混合型El Nio次年夏季,中国东部气温距平表现为山东—淮河流域及华南沿海出现负距平,其余地区为正距平;东部型,则表现为中国东部地区整体的负距平气温,且北方降温幅度明显大于长江以南地区;中部型,主要表现为长江以北气温负距平远大于长江以南。结合环流形势分析发现,三类El Nio事件次年夏季的赤道地区(5°S~5°N)异常纬向垂直环流均表现为三圈型,但3类异常Walker环流不仅强度有差异,纬向范围也有所不同。500 h Pa上西太平洋副高的强度和范围,是造成三类El Nio事件次年夏季中国东部地区气温距平分布差异的主要原因之一,850 h Pa上西南暖湿气流的输送对其也存在明显影响。     

两类中太平洋El Nio特征的对比分析

利用1979—2012年逐月Hadley中心海表温度、欧洲中期天气预报中心次表层海温、NCEP/NCAR风场再分析资料,对两类中太平洋(CP)El Nio及耦合的大气环流特征进行分析。结果表明,第一类CP El Nio(CP-ⅠEl Nio)增暖中心位于Nio4区且关于赤道对称;第二类CP El Nio(CP-ⅡEl Nio)的Nio4区与热带东北太平洋区域(NEP,130~110°W、15~25°N)同位相变化,冬季成熟后形成关于赤道非对称的带状增暖结构。进一步的研究表明,两类CP El Nio次表层结构存在差异:CP-ⅠEl Nio冬季次表层海温异常(SOTA)在中东太平洋与西太平洋呈显著偶极分布;CP-ⅡEl Nio在中、西太平洋位相相反但东太平洋异常较弱,且经向异常主要在赤道及其以北。两类CP El Nio耦合的大气环流特征不同:CP-ⅠEl Nio冬季异常Walker环流上升中心位于赤道上空,经向风向赤道辐合,低纬地区Hadley环流加强;CP-ⅡEl Nio冬季低层向北越赤道气流加强,Walker环流上升中心移到赤道以北,低纬地区Hadley环流减弱。     

热带大洋东、西部对风应力经圈不对称的响应

热带海洋,特别是热带太平洋,物理场在东、西两部分的经圈结构很不相同,西太平洋“暖池”的温度分布对赤道基本上是对称的,而东太平洋的“冷舌”偏在赤道以南,对赤道明显不对称。作者从波动性质解释了这种分布的特征,指出在西太平洋,由于对赤道对称的向东的Kelvin波具有较大的振幅,其权重明显大于Rossby短波,致使物理场具有对赤道的对称性;而在东太平洋,由边界激发出的偶次的和奇次的Rossby长波,振幅权重很相近,从而使物理场显不对称性。     

黄河断流与El Nio事件的遥相关

黄河断流事件的发生是人为因素与自然因素———人类生产活动用水量急增与天然径流量骤减共同作用的结果。自然因素作为天然背景具有不可低估的作用,在引起黄河断流的所有气候因子中,降水减少的贡献最显著,其次是蒸发增加的影响。当代黄河断流事件的发生和持续加重似与El Nin~o事件的频繁发生及其持续强劲有某种关联,本文即通过对黄河径流及其流域内的降水、蒸发、气温等方面气候因素与El Nin~o事件的遥相关作用进行分析,寻求导致黄河径流减少的可能原因,从而揭示黄河断流与El Nin~o事件的联系。结果表明,通常情况下,ElNin~o事件发生时,黄河流域年平均降水量减少10.35%,可造成黄河年径流减少12.95%(含有来自蒸发增加所造成的影响),约相当于减少73.45×108m3的水量。随El Ni~no事件强度的加深,降水量与径流量均迅速递减,强El Nin~o事件黄河流域年平均降水量减少20.43%,黄河径流量减少25.59%(147.17×108m3);1997年断流最严重时降水减少30.62%,径流骤减40.27%(229.96×108m3)。可见El Ni~no事件对黄河断流所造成的影响是相当深刻的。     

El Nio事件与番禺降水的相关性分析

采用X^2检验方法,统计分析番禺地面气象站1961～2006年的逐月降水资料与El Nino现象的关系。结果表明：两类El Nino事件与番禺年降水量有密切关系,Ⅰ类El Nino事件与番禺年降水量呈强的正相关,降水增加量平均为26．63％,而Ⅱ类El Nino事件与番禺年降水量呈负相关,降水减少量平均为11．46％。从季节分布来看,两类El Nino事件对锋面降水和季风过渡季节降水影响较小,而对汛期降水影响较大。两类事件对降水影响的差异主要通过西太平洋副高脊线位置的差异表现出来：Ⅰ类El Nino事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏南,7、8月偏北;Ⅱ类El Nino事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏北,7、8月偏南。     

El Nio事件与番禺降水的相关性分析

采用X~2检验方法,统计分析番禺地面气象站1961～2006年的逐月降水资料与El Nio现象的关系。结果表明:两类El Nio事件与番禺年降水量有密切关系,Ⅰ类El Nio事件与番禺年降水量呈强的正相关,降水增加量平均为26.63%,而Ⅱ类El Nio事件与番禺年降水量呈负相关,降水减少量平均为11.46%。从季节分布来看,两类El Nio事件对锋面降水和季风过渡季节降水影响较小,而对汛期降水影响较大。两类事件对降水影响的差异主要通过西太平洋副高脊线位置的差异表现出来:Ⅰ类El Nio事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏南,7、8月偏北;Ⅱ类El Nio事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏北,7、8月偏南。     

El Ni?o区域SST的空间结构

本文利用MHAT小波对1970～1990年El Ni?o 区域的SST进行多尺度分析，研究结果发现:(1) 在洲洋尺度(4×10 3～13×10 3 km)里，El Ni?o区域存在着特征波长为6000 km的纬向长波#Aψ*T/2@#a和波长为6500 km的经向长波ψ1；(2) 在区域尺度(1×10 3～4×10 3 km)里，El Ni?o区域的SST存在着特征波长为4500 km的经向中波ψ3和波长为3500 km的纬向中波ψ4；(3) 大尺度范围的海温异常及4波共振机制是发生El Ni?o现象的两个重要原因。     

不同分布型El Nio事件次年宁夏春季降水的差异

利用1961~2014年春季宁夏20个气象站的降水及NCEP再分析等资料,重点分析了不同分布型El Nio事件次年宁夏春季降水的差异。结果表明:由于El Nio事件在1990年代以后主要转为中部型,宁夏春季降水对El Nio的响应也发生了变化,由之前在El Nio发生次年春季降水偏多,转为次年春季降水偏少。东部型和混合型El Nio事件次年春季,500 h Pa高度距平场上欧亚中高纬地区环流分布及700 h Pa水汽输送条件,均有利于宁夏出现降水;而中部型El Nio事件次年春季,青藏高原南侧以偏西风为主,青藏高原东南侧相对湿度较低,不利于宁夏春季出现降水。     

两类El Nio对中国东部春季降水的影响

采用1951—2012年我国160站降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NOAA提供的海表温度、Nio3.4指数等资料,运用EOF分析方法和合成分析等方法分析了两类El Nio(传统El Nio和El Nio Modoki)对我国东部春季降水的影响。结果表明:传统的El Nio和第二类厄尔尼诺El Nio Modoki对我国华南地区广东一带春季降水影响较大,传统厄尔尼诺年(第二类厄尔尼诺年)广东地区降水偏多(少)。它们的影响机制与菲律宾反气旋、西太平洋副热带高压位置的偏移有关,传统厄尔尼诺年(第二类厄尔尼诺年)副热带高压位置偏南(北),华南地区对流增大(小),降水偏多(少)。     

El Nio、La Nia事件与太阳活动对河南省东亚飞蝗大发生的影响

用研究灾变规律的关键时方法分析了El Nio、La Nia事件和太阳活动对河南省东亚飞蝗 (Locus ta migratoria manilensis Meyen) 的影响。结果发现, El No和La Nia事件不会促使河南省沿黄地区东亚飞蝗的大发生, 并得出El Ni no和La Ni na事件对飞蝗大发生的影响主要通过影响其发生地的天气、气候 (主要是降水), 从而影响飞蝗的大发生。在太阳黑子相对数高年的后一年, 河南省东亚飞蝗大发生的可能性超过90%。     

2015/2016年超强El Nio局地海气特征及其特殊性

利用NOAA海表温度和NCEP/NCAR大气环流等全球再分析资料,讨论了2015/2016年超强El Nio事件局地海气过程的演变特征,并与1982/1983和1997/1998年两次强El Nio事件做了对比分析。结果表明,2015/2016年El Nio在峰值强度、持续时间、累计海温距平等指标上都略强于前两次El Nio,可视为有完整气象观测纪录以来的最强事件;与前两次事件相比,2015/2016年El Nio海温异常中心位置明显偏西,热带东太平洋海温相对较冷而中太平洋更暖,由于热带对流对海温的非线性响应,赤道东太平洋降水相对较弱,中太平洋则显著偏多,这在El Nio当年12月至次年4月尤为明显;此外,在前两次El Nio的成熟期至衰减期,中太平洋大气响应都存在明显的南移特征,西风异常和对流中心都从赤道南移到了5°S以南。而2015/2016年中太平洋大气响应一直位于赤道附近,南移特征相对较弱,ENSO和年循环相互作用的组合模态相比前两次较弱,西北太平洋反气旋的强度也弱于前两次。这主要是由于2015年冬季至2016年春季,热带太平洋暖海温异常位置偏西,中太平洋海温异常明显强于前两次,叠加气候平均态海温之后,赤道南北两侧海温都高于对流阈值,对流旺盛,这大大削弱了大气响应的经向移动和ENSO组合模态的强度。     

1991～1995年El Nio事件的数值模拟研究

该文利用一个简单的海－气耦合模式，从理论和数值试验方面研究了１９９１～１９９５年３次ＥｌＮｉｎｏ事件期间热带海洋中的热力和动力过程．利用１９９０年７月～１９９５年３月异常风应力强迫一个海洋模式，所得模拟结果和观测结果基本一致，可以清楚地看到３次暖过程．模拟结果的诊断分析表明，上述海表面温度明显而较快的变化主要是由水平平流作用、总上翻对距平温度垂直梯度的作用和热力阻尼决定的．西风异常在ＥｌＮｉｎｏ的发生、发展和衰亡过程中具有重要作用．