年际时间尺度上北太平洋副热带高压对ENSO的影响

利用NCEP/NCAR大气再分析资料、Hadley中心海表面温度资料和美国马里兰大学（UMD）的SODA6海洋再分析资料,针对北太平洋副热带高压的完整系统（简称副高）,定义了定量化表征500 hPa高度场和海平面气压场（SLP）副高的面积及强度指数,揭示了在年际时间尺度上超前于ENSO事件的SLP副高异常特征及其对ENSO事件建立的触发作用。通过相关及合成分析的研究结果表明,在年际时间尺度上,前期SLP副高的异常变化可以触发ENSO事件,而与SLP副高相联系的热带西太平洋表面风场异常变化起着重要的作用。     

北太平洋副热带海区的两支东向逆流

分析SODA同化资料(1950～1999年)所描述的北太平洋副热带海区表层一次表层的东向逆流的空间分布和季节变化特征.从气候平均场看,北太平洋副热带的东向流主要包括东、西两部分,其中,太平洋中部夏威夷岛西侧的东支逆流位置偏南,强度夏季最大,春季最弱.海表风应力的旋度异常产生的Ekman抽吸是东支逆流形成的主要原因.位于西太平洋的西支逆流位置偏北,春季一夏季强度较大.西支逆流的形成和季节变化可以由副热带模态水的辐合解释.     

有关副热带太平洋对ENSO影响研究的综述

ENSO（El Niño-Southern Oscillation）的发生发展既受到来自热带西太平洋纬向海气过程的影响,也受到来自副热带太平洋经向海气过程的影响。本文概述了副热带太平洋海气异常影响ENSO研究方面的科学背景及研究进展,综述了前人提出的副热带太平洋大气海洋异常通过经向风应力以及北太平洋/南太平洋经向模态,影响ENSO发展演变的途径及相关物理机制,总结了近些年观测资料分析及数值模拟研究工作所提出的新观点,并讨论了相关研究中的学术分歧及有待进一步研究的问题。     

太平洋年代际振荡冷、暖背景下ENSO循环的特征

利用英国气象局哈德莱中心的月平均海温距平资料、美国Scripps海洋研究所联合环境分析中心(JEDAC)的海表和次表层海温观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了太平洋年代际振荡(PDO)不同背景下ENSO循环的特征.结果表明,PDO为ENSO循环提供了一个年代际气候背景,在PDO的暖位相时期,El Nino事件发生的频率较高,强度较强;反之,在PDO的冷位相时期,La Nina事件发生的频率较高,强度较强.而且在不同的太平洋年代际振荡背景下,ENSO循环表现出不同的特征.在PDO冷位相时期,发生El Nino(La Nina)事件时,正(负)的SOTA从西太平洋沿温跃层向东传播,正(负)的SSTA从赤道东太平洋向西扩展到中太平洋,ENSO事件先在赤道东太平洋爆发.在PDO的暖位相时期,发生El Nino(La Nina)事件时,正(负)的SOTA首先出现在赤道中太平洋,然后沿温跃层向东传播,正(负)的SSTA从赤道中太平洋向东扩展到东太平洋,ENSO事件首先在中太平洋爆发.这为ENSO预测提供了新的线索.     

北太平洋副热带逆流的气候特征

分析了从1992年10月到1996年10月的TOPEX/POSEIDON卫星高度计和POCM模式输出的海平面高度（SSH）资料、Levitus气候平均温盐资料、NCEP/NCAR再分析纬向流资料以及沿137oE剖面的海流资料。分析结果表明,在年平均和月平均意义下,向东的副热带逆流（STCC）位于18oN～25oN、130oE～157oW间150 m以内的海洋上层,其强度大约为0.02～0.04 m/s,在西太平洋夏季（7月）最强,冬季（1月）最弱。在STCC以下650 m以上,还存在一支向西的流,流速也约为0.02～0.04 m/s。在STCC区域内,SSH有明显的准90天振荡。在天气时间尺度上,一些气旋和反气旋涡出现在STCC海域,使该海域的流在方向和强度上变化很大。     

不同太平洋年代际振荡和ENSO位相下大气水分收支变化对北半球冬季太平洋蒸发量的影响

本文利用OAFlux资料研究了1958~2015年北半球冬季太平洋蒸发量在不同厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）和太平洋年代际振荡（PDO）位相下的分布特征,并从水汽收支的角度分析了蒸发量异常的成因,结果表明:ENSO主要影响热带东太平洋、副热带西北太平洋和中纬度北太平洋中部的蒸发量。El Ni?o（La Ni?a）时水汽在北太平洋中部异常辐散（辐合）,有利于当地大气水汽含量减小（增大）,造成蒸发量增大（减小）;副热带西北太平洋异常的水汽辐合（辐散）有利于蒸发量减小（增大）;除此以外,蒸发量在热带东太平洋蒸发量增大（减小）则主要是降水量增大（减小）导致。与此同时,ENSO对上述海区蒸发量的影响还受到PDO的调控,当PDO处于暖（冷）位相时,El Ni?o（La Ni?a）造成蒸发量异常程度在中纬度北太平洋中部显著增大,这主要是由降水量增大（减小）引起的大气水汽含量减小（增大）所致,此时对应着风暴轴异常增大（减小）;当PDO处于冷（暖）位相时,El Ni?o（La Ni?a）造成的蒸发量异常程度在副热带西北太平洋和热带东太平洋显著增大,而这与湿度变化引起的水汽平流异常程度增大紧密相关。     

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。      

ENSO循环与太平洋-北美型遥相关事件的关系

利用1950~2009年的Nio3.4指数和冬季5个月逐日太平洋-北美型遥相关(PNA)指数,对ENSO冷、暖位相及中性年份冬季发生的PNA事件进行了统计分析,结果发现PNA事件个数有显著的差异。ENSO暖位相年份冬季的PNA+事件个数是PNA-事件个数的4.13倍,而冷位相年份的PNA-事件个数是PNA+事件个数的2.73倍。PNA事件指数和PNA事件对应的300 hPa流函数场合成分析结果显示ENSO暖(冷)位相年份的PNA+(PNA-)事件的强度较小,生命史较长,PNA-(PNA+)事件的强度较大生命史较短,位于北太平洋上空的南北向偶极子结构仅出现在PNA+事件过程的成熟阶段。同时,聚类分析也发现,ENSO暖(冷)位相年份的PNA+(PNA-)型的比例大于PNA-(PNA+)型,PNA+型波列结构中有太平洋区域的南北向偶极子结构,而PNA-波列结构中没有,与合成分析结果一致。通过计算北太平洋的300 hPa基本流发现,ENSO循环暖位相年份的副热带急流位置比ENSO循环冷位相年份的偏北,这解释了ENSO循环冷暖位相年份PNA+事件和PNA-事件发生频率的差异。由于中性年份也存在PNA事件,ENSO循环对PNA事件的强度与发生频率有一定的调制作用。     

北太平洋海温Victoria模态与ENSO年际关系的非对称特征

利用美国NOAA海表温度资料,重点分析了北太平洋海温异常EOF第二模态Victoria模态(VM)与ENSO年际关系的非对称特征.研究发现,VM和ENSO在年代际尺度上相关性较弱,而在年际尺度上有很好的相关关系,两者同期为负相关,VM超前1 a为正相关.然而,正负VM事件与ENSO冷暖位相在年际尺度上的联系存在着一定的...     

ENSO位相转换期北太平洋热带外大气对热带东太平洋海温的影响

利用NCEP/NCAR提供的大气月平均再分析资料、NOAA提供的ERSST.V4资料及ECMWF提供的ORAS4海洋再分析数据集,借助合成分析、相关分析和SVD分解等方法,对ENSO位相转换期北太平洋热带外大气对热带东太平洋海温的影响进行分析。结果表明:（1）6月关键区（155~130 °W,10~30 °N）存在海平面气压正异常与同期以及后期热带东太平洋出现海温负异常有关,E-L型事件（El Ni?o次年发生La Ni?a）在关键区出现海平面气压正异常的概率远大于E-N型事件（El Ni?o次年不发生La Ni?a）;（2）通过分析北太平洋3—6月海平面气压场和后期12月海温场SVD分解的结果,同样发现关键区海平面气压异常和后期12月热带东太平洋海温异常的负相关关系;（3）6月正位相OKJ波列的传播可能是导致同期关键区海平面气压正异常的原因之一;（4）6月关键区出现海平面气压正异常时,可能通过引起1~3个月后同区域出现更多向南海表层海流流速异常,有助于将中纬较冷的海水向赤道输送,引起12月热带东太平洋海温负异常,对于La Ni?a的形成起到一定促进作用。      

Delayed Atmospheric Temperature Response to ENSO SST： Role of High SST and the Western Pacific

Tropical zonally symmetric atmospheric warming occurs during ENSO’s warm phase, and lags the equa- torial east Pacific sea surface temperatures (SSTs) by 3–4 months. The role of the Indian and Atlantic oceans on the atmospheric delayed response has been pointed out by earlier studies. For 1951–2004, a regression analysis based on the observed SST data shows the western Pacific has a similarly important role as the Indian and Atlantic. Nevertheless, there is time mismatch of around 1–2 months between the zon...     

Assessing the Influence of the ENSO on Tropical Cyclone Prevailing Tracks in the Western North Pacific

Using a statistical model for simulating tropical cyclone (TC) formation and a trajectory model for simulating TC tracks, the influence of the El Nino-Southern Oscillation (ENSO) on the peak-season (July-September) TC prevailing tracks in the western North Pacific basin is assessed based on 14 selected El Nino and 14 selected La Nina years during the period 1950-2007. It is found that the combination of statistical formation model and a trajectory model can simulate well the primary features of TC prevai...     

Impact of the Subtropical High on the Extratropical Transition of Tropical Cyclones over the Western North Pacific

Recent publications have investigated the interactions between the extratropical transitions （ETs） of tropical cyclones （TCs） and midlatitude circulations; however, studies of ET events have rarely considered the relationship between the storm and the nearby subtropical high. The TC best-track data provided by the Regional Specialized Meteorological Center-Tokyo Typhoon Center of the Japan Meteorology Agency are used in conjunction with the NCEP/NCAR reanalysis data to discuss the potential effects of the subtropical high on ETs over the western North Pacific basin. When the western Pacific subtropical high （WPSH） is weakened and withdrawn toward the east, more TCs follow recurving paths and the midlatitude trough activity is intensified. These changes lead to enhanced ET activity. By contrast, when the WPSH strengthens and extends westward, the number of TCs that follow direct westward paths increases and the midlatitude trough is relatively inactive. These conditions lead to reduced occurrences of ET cases. Abnormal activity of the WPSH should be considered as an important factor in determining ET activity.     

Interdecadal Modulation of AMO on the Winter North Pacific Oscillation-Following Winter ENSO Relationship

It is known that the wintertime North Pacific Oscillation (NPO) is an important extratropical forcing for the occurrence of an El Ni?o?Southern Oscillation (ENSO) event in the subsequent winter via the “seasonal footprinting mechanism” (SFM). This study reveals that the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) can notably modulate the relationship between the winter NPO and the following winter ENSO. During the negative AMO phase, the winter NPO has significant impacts on the following winter ENSO via the SFM. In contrast, the influence of the winter NPO on ENSO is not robust at all during the positive AMO phase. Winter NPO-generated westerly wind anomalies over the equatorial western Pacific during the following spring are much stronger during negative than positive AMO phases. It is suggested that the AMO impacts the winter NPO-induced equatorial westerly winds over the western Pacific via modulating the precipitation climatology over the tropical central Pacific and via modulating the connection of the winter NPO with spring sea surface temperature in the tropical North Atlantic.     

与夏季北太平洋副热带中尺度海洋涡旋相联系的海气关系

采用高分辨率卫星和再分析资料,利用涡旋探测技术、滤波和合成分析等方法,对夏季北太平洋副热带地区中尺度海洋涡旋与大气的耦合关系进行了分析。结果表明:在日时间尺度上,海洋涡旋的海表温度（Sea SurfaceTemperature,简称SST）与海表风速之间不仅存在同位相的正相关关系,还存在反位相的负相关关系,即在涡旋这种中尺度上既存在海洋对大气的强迫,也存在大气对海洋的强迫。海表风速与SST同位相时,对暖（冷）涡来说,向上（下）的净热通量增强,云和降水增多（减少）;其海水温度异常和海流旋度较强,暖（冷）涡较为深厚,一定程度上表明了海洋对大气的强迫。海表风速与SST反位相时,对暖（冷）涡而言,当其处在正（负）位势高度异常、中低层相对湿度较小（大）、气温较高（低）的大气配置下,海表风速较小（大）;同时向下（上）净热通量增强,云和降水减少（增多）;涡旋海水温度异常和海流旋度较弱,这种暖（冷）涡较为浅薄;表明晴空（阴雨）条件下有利于暖（冷）涡的维持,一定程度上反映了大气对海洋的强迫作用。     

ENSO and Western North Pacific tropical cyclone activity simulated in a CGCM

A high-resolution (T213) coupled ocean–atmosphere general circulation model (CGCM) has been used to examine the relationship between El Niño/Southern Oscillation (ENSO) and tropical cyclone (TC) activity over the western North Pacific (WNP). The model simulates ENSO-like events similar to those observed, though the amplitude of the simulated Niño34 sea surface temperature (SST) anomaly is twice as large as observed. In El Niño (La Niña) years, the annual number of model TCs in the southeast quadrant of the WNP increases (decreases), while it decreases (increases) in the northwest quadrant. In spite of the significant difference in the mean genesis location of model TCs between El Niño and La Niña years, however, there is no significant simultaneous correlation between the annual number of model TCs over the entire WNP and model Niño34 SST anomalies. The annual number of model TCs, however, tends to decrease in the years following El Niño, relating to the development of anticyclonic circulation around the Philippine Sea in response to the SST anomalies in the central and eastern equatorial Pacific. Furthermore, it seems that the number of model TCs tends to increase in the years before El Niño. It is also shown that the number of TCs moving into the East Asia is fewer in October of El Niño years than La Niña years, related to the anomalous southward shift of mid-latitude westerlies, though no impact of ENSO on TC tracks is found in other months. It is found that model TCs have longer lifetimes due to the southeastward shift of mean TC genesis location in El Niño years than in La Niña years. As the result of longer fetch of TCs over warm SST, model TCs appear to be more intense in El Niño years. These relationships between ENSO and TC activity in the WNP are in good agreement with observational evidence, suggesting that a finer-resolution CGCM may become a powerful tool for understanding interannual variability of TC activity.     

基于GODAS数据的西太平洋暖池热状态特征及其对ENSO事件的影响

利用1981—2011年共31 a美国GODAS月平均次表层海温资料,以5~366 m次表层垂直平均海温表征上层海洋热含量(HC),运用合成、相关等统计学方法,分析了西太平洋暖池(以下简称暖池)热状态气候特征及其对ENSO事件的影响。结果表明:暖池区HC异常变化最大,异常变化最大的区域与其高值中心区域并不重合,而是在经向上向其两侧偏离;暖池区HC季节变化与SST季节变化高度一致,年际变率大于SST的年际变率;暖池热状态与ENSO事件有密切联系,最大冷(暖)异常恰好对应于ENSO循环过程中的El Ni1o(La Ni1a)事件,并且ENSO事件前期暖池HC存在明显东传信号。     

西北太平洋热带气旋在ENSO发展和衰减年的路径变化

本文运用有限混合模型算法对1979~2015年夏、秋季（6~11月）中国气象局（CMA）上海台风研究所（STI）的最佳路径数据集热带气旋（TC）路径进行聚类,将其路径分为七类,分别为第一类（西太西移型）、第二类（南海西移型）、第三类（沿海转折型）、第四类（低纬转折型）、第五类（洋面转折型）、第六类（近海转折型）、第七类（日本海转折型）;并利用S-EOF（季节EOF,Seasonal Empirical Orthogonal Function）方法确定ENSO四个位相（El Ni?o发展年、El Ni?o衰减年、La Ni?a发展年、La Ni?a衰减年）,分析在不同ENSO位相下TC路径的年际变化以及相应的流场,得到一些有意义的结论:El Ni?o发展年,TC在西北太平洋东南海域活动频繁,以第六类（近海转折型）路径为主;El Ni?o衰减年以第二类（南海西移型）路径居多,第七类（日本海转折型）路径也较为活跃;La Ni?a发展年,TC集中在西北象限海域,以第七类（日本海转折型）路径为主;La Ni?a衰减年,TC源地多位于我国沿海地区与台湾岛附近洋面上,以第三类（沿海转折型）路径为主。