热带太平洋与印度洋相互作用的年代际变化及其数值模拟

利用全球海表温度资料和NCEP／NCAR再分析资料,发现热带印度洋偶极子事件与热带太平洋ENSO事件存在相互作用,但其相互作用关系在1961年前后发生了明显的跃变。通过CCM3（community climate model version3）模式,研究了不同年代热带太平洋和热带印度洋SST（seasur—face temperature）变化对其上空大气环流影响的变化,结果表明：1961年后,热带印度洋发生正偶极子事件时,两大洋的垂直环流异常的耦合很强,热带太平洋上空大气环流对印度洋偶极子事件的响应,给太平洋暖事件的异常发展提供了有利条件;同样,热带太平洋暖事件通过对热带印度洋上空大气环流的影响,给印度洋偶极子的异常发展提供了有利条件。     

印度洋偶极子向海盆一致模转变的年代际变化及其成因

利用3种百年时间尺度的海温资料,探讨了印度洋偶极子(India Ocean Dipole, IOD)向海盆一致模(Indian Ocean Basin, IOB)年际转变的年代际变化,结果发现1940—1970年几乎不存在这一转变现象,1970年以后该现象则十分显著。研究表明,IOD与ENSO之间海气耦合作用的年代际变化是这一转变现象的主要原因,1940—1970年IOD与ENSO之间发生发展相互独立,而1970年以后联系密切。通过进一步对物理量场的诊断分析,揭示了其中主要的动力机理：1970年以前,热带印度洋上空形成的季风环流异常无法与热带太平洋的沃克环流异常进行耦合,IOD事件发生时无法与热带太平洋产生联系。反之,1970年以后,热带两大洋上空两个纬圈环流异常之间耦合作用强烈,正(负)IOD事件发生时,通过海气相互作用,促进El Ni1o(La Ni1a)发展,印度洋又会受到来自ENSO的正反馈作用。因此这种“齿轮式”耦合模型能一直持续到冬季和次年春季,热带印度洋上空持续受到东(西)风异常的影响和低层环流的引导,西印度洋有次表层暖水的流入(出),加上印度洋本身海盆尺度较小,西边的暖...     

ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用热带太平洋海表温度和中国降水和气温站点观测资料,通过滑动相关分析,揭示了ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化事实。结果表明:ENSO与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的方面,又存在年代际变化特征。稳定的关系表现在:处于发展阶段的ENSO事件往往造成华北夏季降水偏少;处于衰减阶段的ENSO事件则易引起长江流域及江南地区夏季降水偏多。而二者关系的年代际变化表现在:1970年代中后期,处于发展阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华南地区由偏少变为偏多,东北地区则由偏多变为偏少,而江淮地区偏多的现象不再明显,华北和东北夏季气温异常也由偏冷转变为偏暖,而华南则有偏冷趋势;处于衰减阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华北地区由偏多变为偏少,江淮地区降水由偏少变为正常甚至偏多,华北夏季气温异常则由偏冷变为偏暖,长江流域和华南也有偏暖趋势。利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析表明,在不同的年代际背景下ENSO引起的东亚中高纬度大气环流异常型发生了明显改变是ENSO和降水气温关系发生年代际变化的原因。     

ENSO与西北太平洋强TC相关关系年代际变化研究

利用美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC),中国气象局(China Meteorological Administration,CMA)上海台风所,日本气象厅(Japan Meteorological Agency,JMA)的台风最佳路径资料以及美国NCAR/NCEP再分析资料等,深入研究厄尔尼诺—南方涛动(El Ni1o-Southern Oscillation,ENSO)与西北太平洋强热带气旋(Tropical Cyclone,TC),即1 min最大风速大于等于114 kn相关关系的变化。结果表明,ENSO与热带西北太平洋(Western North Pacific,WNP)强TC频数之间的相关关系存在明显年代际变化。在1960—1971年期间(前一阶段),强TC年频数与Ni1o3. 4(11月—次年1月平均)相关性较弱;而在1983—2014年期间(后一阶段)两者的相关性则为强的正相关。并且强TC的年频数、生命史以及生成位置在后一阶段El Ni1o和La Ni1a年之间的差异相比前一阶段都有明显的增大。进一步分析发现:热带太平洋海温异常(Sea Surface Temperature Anomaly,SSTA)的西移是造成后一阶段Ni1o3. 4指数与强TC年频数相关性提高的关键因素。在后一阶段的El Ni1o(La Ni1a)年,SSTA的西移使得WNP东南象限的相对湿度明显增加(减少),从而有利于(不利于) TC在此象限生成。又因为位于东南象限的TC比较容易发展成强TC,因此导致后一阶段的El Ni1o(La Ni1a)年有更多(更少)的强TC在西北太平洋的东南象限生成。     

热带印度洋偶极子与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用中国站点观测逐月降水和月平均气温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,揭示了热带印度洋偶极子(IOD)与中国夏季气候异常关系的年代际变化.结果表明:IOD与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的一面,又存在着年代际变化.较为稳定的关系表现为:IOD与同年夏季长江黄河之间的降水变化存在显著负相关,与四川气温变化存在显著正相关;IOD与次年夏季四川降水存在显著正相关.伴随发生在20世纪70年代末的大尺度环流年代际转型,IOD与中国气候年际异常的联系亦发生变化:IOD正位相年的同年夏季降水异常型,由中国大部分地区偏少变为长江以南(北)偏多(少),气温由西南地区东部偏暖变为长江以南(北)偏冷(暖);次年夏季降水由全国大部分地区偏多变为长江以南(北)偏少(多),气温由全国大部分地区相关不显著变为黄河以南大部分地区显著偏暖.在IOD负位相年,中国夏季气候异常的特征与IOD正位相年相反.在20世纪70年代末的大尺度年代际气候转犁前后,与IOD相关的东亚大气环流异常特征明显不同.在IOD发展阶段,在70年代末以前,印度夏季风和南海季风偏强,副热带高压势力偏弱,导致中国华南大部分地区降水偏少,华北西部以及内蒙古中部等地降水偏多;70年代末以后,东亚大陆中纬度为弱的东风距平,导致新疆北部降水偏少,气温偏高,华南降水偏多.在IOD次年夏季,70年代末以前,华南、河套以及四川等地盛行偏南气流,降水偏多;70年代末以后,南亚高压和西太平洋副高偏西偏强,华南、江南降水偏少.     

印度洋偶极子与中国东部夏季降水的年代际变化关系

采用1951—2012年GPCP、中国160站台站降水资料及NOAA海表温度资料,分析了中国东部夏季降水及热带印度洋偶极子(IOD)的年际变化特征,以及两者的年代际变化关系。结果表明,中国东部夏季降水主要呈现两种模态分布,即"+-+"三极型和"-+"偶极型。并且在1953—1973年和2002—2012年中国东部夏季降水分别存在准2 a和4 a的震荡周期,年际变化明显。相关性分析发现,夏季IOD时间序列与中国东部夏季降水场的第三模态所对应的时间序列场呈负相关关系,且通过了信度为0.05的显著性检验,说明夏季IOD与中国东部夏季降水第三模态相关性较好。     

ENSO与中国东部地区夏季降水相关性年代际变化特征

利用国家气候中心提供的中国160站1951～2000年逐月降水资料,Hadley中心提供的1951～2000年逐月全球海表层温度资料,采用线性相关分析和滑动相关分析方法,探讨了ENSO与中国东部地区夏季降水的年际关系及二者年际关系的年代际变化特征。结果表明,夏季Nino3区海温与中国东部夏季降水年际关系同期相关显著,且二者的年际关系存在明显的年代际变化,年际相关型分3个阶段：,第1阶段(1972年前)为“东西型”,第2阶段(1973～1983年)为“南北型”,第3阶段(1984年后)也为“南北型”。     

ENSO与我国东部夏季雨型异常关系的年代际变化

利用1951—2002年NCEP/NCAR再分析资料、CPC(气候预测中心)Nino3区海表温度序列和NOAA的ERSST资料,研究了ENSO与我国东部夏季雨型的相互关系及其年代际变化.结果表明:我国东部夏季雨型对ENSO事件的响应在1978年有一个明显的突变,在突变前,降水雨型与赤道东太平洋的海温为弱的负相关,而在突变后转为显著的正相关;滑动相关结果显示,近20a是整个研究时段中二者相关性最强的时期;东亚夏季风和ENSO的相互关系在1978年也经历了一次明显的年代际变化,由弱的正相关转为显著的负相关.这可能是引起ENSO和夏季雨型异常关系年代际变化的原因.     

ENSO与中国东部地区8月降水年际关系的年代际变化特征及其机理探析

本文首先对ENSO与中国东部地区夏季逐月(6～8月)降水的年际关系进行了分析,结果表明NINO3区夏季海温与东部地区8月降水在整个年代尺度上改变显著,1974年以前的年际相关关系比1974年后显著,且1974年前后发生了年际相关型的改变.其次,1974年以前和1974年以后环流形势发生了明显变化.     

ENSO与中国东部地区8月降水年际关系的年代际变化特征及其机理探析

本文首先对ENSO与中国东部地区夏季逐月(6~8月)降水的年际关系进行了分析,结果表明NINO3区夏季海温与东部地区8月降水在整个年代尺度上改变显著,1974年以前的年际相关关系比1974年后显著,且1974年前后发生了年际相关型的改变。其次,1974年以前和1974年以后环流形势发生了明显变化。     

ENSO与北半球冬季大气环流异常年代际关系的数值模拟

利用NCAR/CCM3大气环流模式,模拟不同海温背景场强迫下,北半球冬季大气环流对ENSO事件的响应。结果表明,模式能够模拟出不同海温背景场下,北半球冬季大气环流对ENSO事件的不同响应,模拟结果与诊断结果基本一致。在20世纪70年代末之后的平均海温背景场强迫下,El Nio对阿留申低压的加强作用比70年代末之前更明显,而ENSO暖位相对蒙古高压的作用则由70年代末之前的轻微减弱变为明显加强。虽然70年代末以后ENSO事件的强度比70年代末之前有所增大,但ENSO对东亚大槽和东亚冬季风的减弱作用反而不再那么明显;同时在高空风场中,由ENSO激发出的PNA型异常环流在70年代末以后明显加强。     

The Interdecadal Changes of South Pacific Sea Surface Temperature in the Mid-1990s and Their Connections with ENSO简

The characteristic changes of South Pacific sea surface temperature anomalies （SSTAs） for the period January 1979 to December 2011, during which the 1990s Pacific pan-decadal variability （PDV） interdecadal regime shifts occurred, were examined. Empirical Orthogonal Function （EOF） analysis was applied to the monthly mean SSTA for two sub-periods： January 1979 to December 1994 （P 1） and January 1996 to December 2011 （P2）. Both the spatial and temporal features of the leading EOF mode for P1 and P2 showed a remarkable difference. The spatial structure of the leading EOF changed from a tripolar pattern for P 1 （EOF-P 1） to a dipole-like pattern for P2 （EOF-P2）. Besides, EOF-P 1 （EOF-P2） had significant spectral peaks at 4.6 yr （2.7 yr）. EOF-P2 not only had a closer association with E1 Nifio-Southern Oscillation （ENSO）, but also showed a faster response to ENSO than EOF-P1 based on their lead-lag relationships with ENSO. During the development of ENSO, the South Pacific SSTA associated with ENSO for both PI and P2 showed a significant eastward propagation. However, after the peak of ENSO, EOF-P1 showed a stronger persistence than EOF-P2, which still showed eastward propagation. The variability of the SSTA associated with the whole process of ENSO evolution during P1 and the SSTA associated with the development of ENSO during P2 support the existence of ocean-to-atmosphere forcing, but the SSTA associated with the decay of ENSO shows the phenomenon of atmosphere-to-ocean forcing.     

The interdecadal variation characteristics of arctic sea ice cover-Enso-East asian monsoon and their interrelationship at quasi-Four years time scale

l.Introducti0nTheclimateformationandvariabilityisnotonlythereflectionofatmosphericinternalbe-havi0rbutalsotheinnuencefromtheinteractionexistSintheclimatesystem.Becausetherela-tivecooIingandheatingsourcesofatmospherearelocatedinthePOlarandtropicalregionrespectively,itiseasytounderstandthattheArcticseaicecoverandSSTanomalieswhichim-pocttheatmosphericheatingtosomeextentcanexerttheirinfluenceontheremotCatmosphericcirculation-Inthisregard,thefocusrelatedtheinflueneeofArcticseaicecoverandtropica…     

ENSO与中国东部夏季降水异常关系的年代际变化

根据1960—2011年Had ISST资料集中的月平均海表温度资料和中国753站逐日降水资料,基于转经验正交函数分解等分析方法,发现中国夏季降水的变化具有明显的独立性特征,可以分为相对独立的11个雨区,并在此基础上讨论了11个雨区夏季降水与ENSO的相关关系及其年代际变化,发现不同雨区的夏季降水与ENSO相关关系的年代际变化特征不尽相同,据此可分为3种类型:第1类为稳定不相关型,代表区为东北地区、长江中下游地区、江南地区、闽赣地区、环琼州海峡地区;第2类为稳定相关型,代表区为河套地区、黄河中下游地区;第3类为相关关系变化型,代表区为辽吉地区、黄淮地区、淮河流域以及两广地区。而在第3类相关关系变化型中,4个雨区夏季降水与ENSO相关关系的年代际突变时间也存在差异,两广地区的突变年份在1975年左右,辽吉地区和黄淮地区的突变年份在1980年左右,淮河流域的突变年份在1985年左右。     

Influence of positive and negative Indian Ocean Dipoles on ENSO via the Indonesian Throughflow: Results from sensitivity experiments

The role of the Indonesian Throughflow(ITF) in the influence of the Indian Ocean Dipole(IOD) on ENSO is investigated using version 2 of the Parallel Ocean Program(POP2) ocean general circulation model. We demonstrate the results through sensitivity experiments on both positive and negative IOD events from observations and coupled general circulation model simulations. By shutting down the atmospheric bridge while maintaining the tropical oceanic channel, the IOD forcing is shown to influence the ENSO event in the following year, and the role of the ITF is emphasized. During positive IOD events,negative sea surface height anomalies(SSHAs) occur in the eastern Indian Ocean, indicating the existence of upwelling.These upwelling anomalies pass through the Indonesian seas and enter the western tropical Pacific, resulting in cold anomalies there. These cold temperature anomalies further propagate to the eastern equatorial Pacific, and ultimately induce a La Nia-like mode in the following year. In contrast, during negative IOD events, positive SSHAs are established in the eastern Indian Ocean, leading to downwelling anomalies that can also propagate into the subsurface of the western Pacific Ocean and travel further eastward. These downwelling anomalies induce negative ITF transport anomalies, and an El Nio-like mode in the tropical eastern Pacific Ocean that persists into the following year. The effects of negative and positive IOD events on ENSO via the ITF are symmetric. Finally, we also estimate the contribution of IOD forcing in explaining the Pacific variability associated with ENSO via ITF.     

不同类型ENSO对东亚季风的影响和机理研究进展

近十几年来有关热带太平洋存在不同类型的增暖型的研究成为热点课题,其中主要依据海温的空间形态将厄尔尼诺与南方涛动（ENSO）分为两类:一类为传统的东太平洋型ENSO,另一类为中太平洋型ENSO。该两类ENSO的形成机制、演变过程均有不同,产生的气候影响也有差异。本文简要回顾了国内外有关不同类型ENSO及其气候影响的研究进展,特别综述了近年来关于两类ENSO事件对东亚夏季风、东亚冬季风以及东亚冬夏季风关联的影响和机理方面的主要研究进展。文中侧重讨论了年际和年代际时间尺度上ENSO事件对东亚季风的影响,并提出了今后在该领域一些需要进一步研究的科学问题。     

伴随IOD型和独立型ENSO对山东气候年际变化的影响

使用1951年以来66 a的观测和再分析资料,通过合成分析的方法对比分析了厄尔尼诺/拉尼娜（El Niño /La Niña）伴随正/负印度洋偶极子（positive/negative Indian Ocean Dipole,pIOD/nIOD）发生年或独立发生年山东夏、秋季气温和降水的年际变化特征,结果表明,伴随IOD型和独立型El Niño/La Niña对山东夏、秋季气温和降水的影响在强度、范围、正负位相、空间型态上存在很大的差异。在气温方面,El Niño在pIOD的调制作用下对山东南部地区夏季气温年际变化的影响加强;El Niño与pIOD伴随发生时,山东秋季气温较常年偏高,而独立发生时气温则偏低,呈反位相变化;La Niña与nIOD伴随发生年夏季鲁西北气温较常年偏低,La Niña独立发生年夏季半岛东部气温较常年偏高,气温异常呈反位相变化;nIOD对La Niña的调制促进作用有利于山东秋季气温较常年异常偏高;850 hPa气温异常与山东表面气温异常有很强的正相关关系。在降水方面,El Niño在pIOD的调制作用下容易引起山东北部地区夏季降水偏少,但会削弱其对山东中部地区秋季降水负异常的影响;La Niña在nIOD的调制作用下山东境内降水都较常年偏多,但降水异常地域分布非常不均,鲁西北降水较常年显著偏多;独立型La Niña更易引起鲁西北西部、鲁中、鲁南大部分地区夏季降水偏少。850 hPa环流异常配合温度场异常对山东夏、秋季降水异常分布有一定的影响。     

大气热源年代际异常与20世纪70年代末期东亚夏季风年代际减弱

利用1958-2001年ERA-40再分析资料计算大气热源,统计分析了亚洲季风区及其邻近海域大气热源年代际变异的典型模态;利用线性斜压干模式,模拟了夏季大气对大气热源年代际异常的响应,揭示了大气热源年代际异常与1970s末期东亚夏季风年代际减弱的关系。结果表明:近50 a来亚洲及其邻近海域夏季整层大气热源变异主要表现为年代际变化特征,其年代际位相转换发生在1970s中后期,这与东亚夏季风年代际减弱的时间一致;菲律宾附近海域和中国西南地区是与东亚夏季风年代际减弱有直接联系的两个热源异常关键区;东亚夏季风年代际减弱最直接地表现为这两个关键区热源异常的共同作用,而赤道中东太平洋、赤道印度洋大气热源增强则通过大气遥响应机制影响菲律宾附近海域低层大气环流异常对东亚夏季风变异起相反的贡献。     

The NPO/ NAO and interdecadal climate variation in China

This article discusses the interannual variation of the North Atlantic Oscillation (NAO) and North Pacific Oscillation (NPO), its relationship with the interdecadal climate variation in China which is associated with the climate jump in the Northern Hemisphere in the 1960’s, using the data analyses. It is clearly shown that both the amplitudes of the NAO and NPO increase obviously in the 1960’s and the main period of the oscillations changes from 3-4 years before the 1960’s to 8-15 years after the 1960’s. Therefore, interdecadal climate variation in China or the climate jump in the 1960’s is closely related to the anomalies of the NAO and NPO.