中高纬度印度洋海温与西北太平洋夏季台风生成数的相关性

从独立性、显著性和滞后性角度分析西北太平洋夏季台风生成数(WNPTYF)与前期中高纬度印度洋海表温度(SST)的关系, 结果表明:前期中高纬度印度洋SST与WNPTYF相关显著, 且独立于热带东太平洋SST(或ENSO)对WNPTYF影响;中高纬度印度洋SST年际变化对WNPTYF年际变化的指示能力相当或超过热 带东太平洋, 综合两者的影响预测夏季西北太平洋台风生成数的变化有非常重要的现实意义。进一步的分析表明, 中高纬度印度洋SST对WNPTYF影响有明显的滞后性, 前期相关显著而同期相关不显著。这种滞后性意味着其前期中高纬度印度洋SST对WNPTYF的影响并不是通过SST的持续性, 而很可能是通过南半球大气活动的持续性及异常信号在大气中的传播而影响到夏季的环流, 最终影响WNPTYF异常。这种影响机制有待进一步研究。     

华北春季降水及其与前期印度洋海温的关系

利用华北17站1951-2002年春季（3-5月）逐月降水资料和NOAA再分析海表温度资料，研究了华北地区春季降水特征及其与海温的关系。得知华北春季降水偏少年出现频次比偏多年频次高，但是年际变化明显，强度没有偏多年严重。华北地区春季降水有一定的年代际变化和周期性，降水周期在20世纪70年代中期以前为4-6a，在70年代中期以后为6-8a。同时用相关分析方法找出了影响华北地区春季降水的海温关键区为印度洋，发现印度洋在前一年11月到当年1月存在一个相关系数较高海区。用SVD方法证实了前期冬季印度洋海温正是与华北春季降水相关最显著的时段和地区。并用合成分析初步得到印度洋海温异常强迫影响大气环流，并通过遥相关影响华北地区降水。     

The Relationship Between Indian Ocean SST and Tropical Cyclone Genesis Frequency over North Indian Ocean in May

Tropical cyclone (TC) activities in the North Indian Ocean (NIO) peak in May during the pre-monsoon period, but the TC frequency shows obvious inter-annual variations. By conducting statistical analysis and dynamic diagnosis of long-term data from 1948 to 2016, the relationship between the inter-annual variations of Indian Ocean SST and NIO TC genesis frequency in May is analyzed in this paper. Furthermore, the potential mechanism concerning the effect of SST anomaly on TC frequency is also investigated. The findings are as follows: 1) there is a broadly consistent negative correlation between NIO TC frequency in May and SST in the Indian Ocean from March to May, with the key influencing area located in the southwestern Indian Ocean (SWIO); 2) the anomalies of SST in SWIO (SWIO-SST) are closely related to a teleconnection pattern surrounding the Indian Ocean, which can significantly modulate the high-level divergence, mid-level vertical motion and other related environmental factors and ultimately influence the formation of TCs over the NIO; 3) the increasing trend of SWIO-SST may play an essential role in the downward trend of NIO TC frequency over the past 69 years.     

Modulation of El Nino-Southern Oscillation by Freshwater Flux and Salinity Variability in the Tropical Pacific

The El Nin o-Southern Oscillation (ENSO) is modulated by many factors; most previous studies have emphasized the roles of wind stress and heat flux in the tropical Pacific. Freshwater flux (FWF) is another environmental forcing to the ocean; its effect and the related ocean salinity variability in the ENSO region have been of increased interest recently. Currently, accurate quantifications of the FWF roles in the climate remain challenging; the related observations and coupled ocean-atmosphere modeling involve large elements of uncertainty. In this study, we utilized satellite-based data to represent FWF-induced feedback in the tropical Pacific climate system; we then incorporated these data into a hybrid coupled ocean-atmosphere model (HCM) to quantify its effects on ENSO. A new mechanism was revealed by which interannual FWF forcing modulates ENSO in a significant way. As a direct forcing, FWF exerts a significant influence on the ocean through sea surface salinity (SSS) and buoyancy flux (Q B ) in the western-central tropical Pacific. The SSS perturbations directly induced by ENSO-related interannual FWF variability affect the stability and mixing in the upper ocean. At the same time, the ENSO-induced FWF has a compensating effect on heat flux, acting to reduce interannual Q B variability during ENSO cycles. These FWF-induced processes in the ocean tend to modulate the vertical mixing and entrainment in the upper ocean, enhancing cooling during La Nin a and enhancing warming during El Nin o, respectively. The interannual FWF forcing-induced positive feedback acts to enhance ENSO amplitude and lengthen its time scales in the tropical Pacific coupled climate system.     

印度洋海气热通量交换研究

基于综合海洋大气资料集(COADS)资料的研究表明,热带印度洋的海气热通量交换具有明显的区域性特征,在部分海域,如冬季热带印度洋的中东部、夏季的热带西印度洋和北印度洋,它主要表现为海洋对大气的强迫.海洋对大气的这种强迫,主要是通过潜热加热实现的.与潜热加热相比,感热加热尽管是一个小量,但感热异常与表层海温的显著相关,较之潜热明显超前.无论冬季还是夏季,热带印度洋都存在大面积海域,其SST变化难以通过海气热通量交换来解释.     

冬季北大西洋涛动对热带印度洋海表热通量的影响

利用1979—2017年TropFlux海气热通量资料、ERA5再分析资料及HadISST资料,分析了冬季北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)与同期热带印度洋海气热通量的关系。结果表明,NAO指数与热带印度洋海气净热通量整体上呈负相关,意味着NAO为正位相时,海洋向大气输送热量,其显著区域主要位于热带西印度洋(50°～70°E,10°S～10°N)。净热通量的变化主要依赖于潜热通量和短波辐射的变化;潜热通量和短波辐射在NAO正(负)位相事件期间的贡献率分别为72.96%和61.48%(71.72%和57.06%)。NAO可通过Rossby波列影响印度洋地区局地大气环流,进而影响海气热通量;当NAO为正位相时,波列沿中低纬路径传播至印度洋地区,在阿拉伯海北部对流层高层触发异常反气旋环流。该异常反气旋性环流加强了阿拉伯高压,使得北印度洋偏北风及越赤道气流加强。伴随风速的加强,海面蒸发增强,同时加强的越赤道气流导致热带辐合带强度偏强,深对流加强引起对流层水汽和云量增多,进而引起海表下行短波辐射减少。     

The Connection between the Sea Surface Height Anomaly Preceding the Indian Ocean Dipole and Summer Rainfall in China

The sea surface height anomaly(SSHA) signals leading the fall Indian Ocean Dipole(IOD) are investigated. The results suggest that, prior to the IOD by one year, a positive SSHA emerges over the western-central tropical Pacific(WCTP), which peaks during winter(January-February-March, JFM), persists into late spring and early summer(April-May-June, AMJ), and becomes weakened later on. An SSHA index, referred as to SSHA_WCTP, is defined as the averaged SSHA over the WCTP during JFM. The index is not only significantly positively correlated with the following-fall(September-October-November, SON) IOD index, but also is higher than the autocorrelation of the IOD index crossing the two different seasons. The connection of SSHA_ WCTP with following-summer rainfall in China is then explored. The results suggest that higher(lower) SSHA_ WCTP corresponds to increased(reduced) rainfall over southern coastal China, along with suppressed(increased) rainfall over the middle–lower reaches of the Yangtze River, North China, and the Xinjiang region of northwestern China. Mechanistically, following the preceding-winter higher(lower) SSHA_WCTP, the South Asia High and the Western Pacific Subtropical High are weakened(intensified), which results in the East Asian summer monsoon weakening(intensifying). Finally, the connection between SSHA_WCTP and El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO) is analyzed. Despite a significant correlation, SSHA_WCTP is more closely connected with summer rainfall. This implies that the SSHA_WCTP index in the preceding winter is a more effective predictor of summer rainfall in comparison with ENSO.     

印度洋海温异常对西北太平洋台风的影响及机制研究

基于近40 a NCEP/NCAR再分析月平均高度场、风场、涡度场、垂直速度场以及NOAA重构的海面温度（sea surface temperature,SST）资料和美国联合台风预警中心（Joint Typhoon Warning Center, JTWC）热带气旋最佳路径资料,利用合成分析方法,研究了前期春季及同期夏季印度洋海面温度同夏季西北太平洋台风活动的关系。结果表明：1）前期春季印度洋海温异常（sea surface temperature anoma1y,SSTA）尤其是关键区位于赤道偏北印度洋和西南印度洋地区对西北太平洋台风活动具有显著的影响,春季印度洋海温异常偏暖年,后期夏季,110°～180°E的经向垂直环流表现为异常下沉气流,对应风场的低层低频风辐散、高层辐合的形势,这种环流形势使得低层水汽无法向上输送,对流层中层水汽异常偏少,纬向风垂直切变偏大,从而夏季西北太平洋台风频数偏少、强度偏弱,而异常偏冷年份则正好相反。2）春季印度洋异常暖年,西北太平洋副热带高压加强、西伸;而春季印度洋异常冷年,后期夏季西北太平洋副热带高压减弱、东退,这可能是引起夏季西北太平洋台风变化的另一原因。     

南印度洋偶极型海温与中国西南地区初秋降水的关系

利用1979年1月~2018年12月Hadley海表温度资料、CRU TS v4.03逐月格点降水资料,以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,对南印度洋偶极型海温与中国西南地区初秋降水的关系进行了研究。结果表明:7~8月平均印度洋海表温度EOF第二模态表现为显著的东北—西南向偶极子模态,其东北和西南两侧的海表温度呈反相位变化特征,为典型的南印度洋偶极子(SIOD)分布,其时间系数表现为30a以上的周期变化并定义为新的SIOD指数;对应7~8月SIOD正异常,西南地区9月对流活动显著增强,负异常则对流活动显著受到抑制,且SIOD指数与中国西南地区初秋降水呈较强的正相关; SIOD影响中国初秋降水的主要途径是:印度洋东北部形成的越赤道气流在孟加拉湾以南上空分为两支,其中一支经孟加拉湾和中南半岛进入中国西南地区,将孟加拉湾水汽向该地区输送,并造成水汽在该地区辐合,有利于中国西南地区降水发生。该研究结果不仅对认识南印度洋海气系统对中国降水的可能影响,还对发展西南地区初秋降水预测模型有着重要的意义。     

热带印度洋海温异常单、偶极模态及其相互作用

利用最近50多年的GISST和NCEP的OISST海表温度资料研究了印度洋海温变化的空间分布型和多重时间尺度及其相互作用.结果表明,热带印度洋海温主要存在两种空间分布型,即全海盆符号一致的单极和东、西部符号相反的偶极.单极既存在长期增暖趋势,也存在年际振荡;偶极则以年际变化为主.在去掉由EOF重建的单极后,热带印度洋东、西部海温表现为显著的反相关关系;对17次典型偶极子个例的分析表明,对偶极子本身而言,偶极子的演变更像是一种翘翘板似的局地振荡.单极在长期趋势和年际时间尺度上对偶极的影响是不同的.长期趋势缩短了偶极子的生命期,在冷期,印度洋海温经历了由负单极到正偶极再到负单极的演变,偶极子的异常信号最早出现在热带西印度洋;在暖期,印度洋海温经历了由正单极到正偶极再到正单极的演变,偶极子的异常信号最早出现在热带东印度洋.对年际时间尺度的变化而言,印度洋海温异常由负单极向正偶极再到正单极转换,偶极子位于一种单极向另一种单极的转换过程之中,在此过程中,印度洋海温表现为明显自西向东的传播特征.     

热带印度洋春季海表温度异常与南海夏季风强度变化的关系

利用50年的Reynolds月平均海表温度资料和NCEP/NCAR全球大气再分析资料,分析了热带印度洋春季海温异常对南海夏季风强度变化的影响。结果表明:1)热带印度洋春季海表温度距平(SSTA)的模态主要是全区一致型(USBM)和热带南印度洋偶极型(SIODM),USBM模态既有年际时间尺度的变化特征,又有年际以上时间尺度的变化特征,既包含有对冬季ENSO信号响应的变化特征,又有独立于ENSO的变化特征;SIODM模态主要表现为独立于ENSO的年际时间尺度变化。2)USBM模态与南海夏季风强度变化呈显著负相关关系,且二者都是对冬季ENSO信号的响应,USBM模态的年际变化不能独立于ENSO信号影响南海夏季风的强度变化。3)经(1~8年)带通滤波及去除ENSO信号的热带印度洋春季SSTA的SIODM型分布是影响南海夏季风强度变化的主要模态,表现为热带东南印度洋为负(正)、其他海区为正(负)时,南海夏季风强度增强(减弱),大气环流对热带东南印度洋SSTA热力作用的响应是造成这一关系的直接原因,SIODM型的SSTA分布与南海夏季风年际异常关系在热带印度洋长期变化趋势的暖位相期显著,在长期变化趋势的冷位相期不显著。     

北印度洋气候对冬夏季航线选择的影响

文章介绍了海洋气象导航发展的必然性及其气象航线选择的原理和影响因素。结合中央气象台海洋气象导航中心近10年来的实船导航业务,分析了北印度洋气候对冬、夏季航线选择的影响因素,指出应结合北印度洋的冬、夏季气候变化及地形特点选择不同的气象航线。该文为在实际工作中根据不同的季节及船型情况选择不同的航线、规避大风和巨浪出现频率高的区域,以及保持良好的航行条件提供了依据。     

印度洋海温异常与南亚高压东西振荡的关系

利用1952~2001年的印度洋海表温度资料、NCEP/NCAR的高度场资料,采用小波分析、交叉谱分析等方法,讨论了印度洋海温偶极子指数与南亚高压东西振荡的关系。结果表明:印度洋偶极子指数与南亚高压存在明显的负相关,且春季印度洋偶极子指数对同年夏季南亚高压的东西振荡有一定指示作用。印度洋偶极子指数与南亚高压东伸指数均存在8 a左右显著时间尺度。两者在1.5~8 a的周期上存在密切联系,在3 a左右的周期上,印度洋偶极子指数变化超前于南亚高压东伸指数,说明印度洋海温异常是影响南亚高压东西振荡的重要因素之一。     

The Oscillation between Tropical Indian Ocean and North Pacific:Evidence and Possible Impact on Winter Climate in China

This paper provides evidence that the variation of boreal winter sea level pressure (SLP) over the North Pacific is out-of-phase with SLP fluctuation over the tropical Indian Ocean on both the interdecadal and interannual time scales.Subsequently,a SLP between tropical Indian Ocean and North Pacific (TIO-NP) oscillation index is defined to indicate the variation of such out-of-phase fluctuation.Moreover,the simultaneous surface air temperature and precipitation anomalies in China are closely related to TIO-NP oscillations.Below-normal surface air temperature anomalies in the northern and the eastern part of China,and less rainfall in southern China,correspond to positive TIO-NP oscillation phase with negative SLP anomalies in tropical Indian Ocean and positive anomalies in North Pacific.The TIO-NP oscillation affects China’s winter climate anomalies,possibly through modulating the northeast East Asia winter monsoon.     

太平洋-印度洋海表温度加热对中高纬低频振荡的调频作用

用数值试验的方法，分别以无热源型、El Nino初期、El Nino成熟期对应的赤道中东太平洋与赤道印度洋海表温度作为外强迫源，应用强迫耗散准地转正压涡度方程的全球谱模式，考虑了摩擦耗散及3波准共振的共同作用，采用非定常、定常加热两种形式积分90d，研究了对中高纬大气低频振荡的调频作用。结果表明：（1）3个行星波之间存在很强的波-波相互作用，且波动振荡呈现准双周和季节内振荡；（2）在El Nino初期和El Nino成熟期，无论是赤道中东太平洋海温还是赤道印度洋海温在逐渐增暖的过程中，大气低频振荡周期都有缩短的趋势。1997年2月-1997年4月，赤道印度洋调节作用强；而在1998年5月，赤道中东太平洋调节作用强；（3）赤道印度洋西区对大气低频振荡的调节作用要强于赤道印度洋东区；Nino3区对大气低频振荡的调节作用要强于Ninol＋2区；（4）太平洋-印度洋海温异常模态在1997年10月为高指数（简称PIMI一型），在1996年9月为低指数（简称PIMI二型），前者对应的东太平洋-西印度洋区对大气的调频作用要大于后者对应的西太平洋一东印度洋区。     

The Subsurface and Surface Indian Ocean Dipoles and Their Association with ENSO in CMIP6 models

This study assesses the reproducibility of 31 historical simulations from 1850 to 2014 in the Coupled Model Intercomparison Project phase 6(CMIP6) for the subsurface(Sub-IOD) and surface Indian Ocean Dipole(IOD) and their association with El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO). Most CMIP6 models can reproduce the leading east-west dipole oscillation mode of heat content anomalies in the tropical Indian Ocean(TIO) but largely overestimate the amplitude and the dominant period of the Sub-IOD. Associat...     

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。     

Typical Surface Seasonal Circulation in the Indian Ocean Derived from Argos Floats

This study investigates the surface circulation in the Indian Ocean using Argos float data over the period 1979-2011.The Argos observations manifest some new phenomena.The climatological annual mean circulation shows that the surface current becomes much stronger after turning around in shore in the western Indian Ocean.In the tropical Indian Ocean,the Great Whirl(GW) to the east of Somalia develops quickly in spring(April-May) as the monsoon reverses to move northward,becoming strongest in summer(June-September) and disappearing in autumn(October-November).The west end of the Agulhas retroflection can reach 18°E,and it exhibits a seasonal variation.At approximately 90°E,the Agulhas Return Current combines with the eastward South Atlantic Current and finally joins the Antarctic Circumpolar Current.     

近50年热带印度洋海温距平场的时空特征分析

选取印度洋48年的海表温度距平资料,采用经验正交函数法,对热带印度洋的年季平均海表温度距平场的时空分布特征进行了研究。结果表明,印度洋海表温度多年的年季平均距平的空间分布主要表现为三种定常类型：（1）全区一致型;（2）东西差异型;（3）南北差异型。研究还表明,印度洋48年的海表温度变化相对于较大时间尺度的演变来说,主要特征是由冷到暖的年代际变化,50～60年代为偏冷期,70年代为冷暖交替的过渡期,80～90年代为偏暖期;次主要特征反映了印度洋海温东西热力场的异常年际变化,平均海温距平场第二特征向量的时间系数变化同ENSO有较密切的关系,大（小）的时间系数对应LaNina（ElNina）事件。     

热带太平洋与印度洋相互作用的年代际变化

利用全球海表海温资料（GISST）和NCEP／NCAR再分析资料,研究了热带太平洋与印度洋之间的相互作用及其在不同年代二者作用关系的变化。结果表明：热带印度洋偶板子指数超前热带太平洋Nin03指数2月时相关最大,印度洋单板子指数滞后Nin03指数3～4月时相关最大。印度洋偶板子在一定程度上影响E1 Nino事件的发生,而E1 Nino事件的发生、发展会影响印度洋单板子事件的发生。热带印度洋偶板子事件与热带太平洋ENSO事件的相互作用在1961年发生了明显跃变,其原因可能是1961年之前热带印度洋偶板子对热带太平洋上空的纬向风影响很小,而1961年以后其影响明显加强。热带印度洋单板子事件与热带太平洋ENSO事件的相关一直显著,没有明显跃变。