热带太平洋西风异常对ENSO事件发生的作用

本文从观测资料对80年代两次ENSO事件产生过程中，热带太平洋西风异常及其对赤道中、东太平洋表层海温增暖的作用进行了分析和比较。分析结果表明:在这两次ENSO事件的产生过程中，赤道西太平洋上空均有较大的西风异常，并且它由赤道西太平洋向赤道中、东太平洋传播，随着西风异常从西向东传播，赤道中、东太平洋的表层相继增温。分析还表明，1982／1983年ENSO事件发生过程中，热带太平洋西风异常的强度要比1986／1987年热带太平洋西风异常强得多，这使得1982／1983 ENSO事件的强度比1986／1987_ENSO事件强得多。为了说明热带西太平洋西风异常对赤道中、东太平洋ENSO事件发生的作用，本文还利用IAP太平洋环流模式对西风异常在ENSO事件产生过程中的作用进行了数值模拟。模拟的结果说明了热带太平洋的西风异常对赤道太平洋暖水的向东传播和赤道中、东太平洋的增温起了很重要作用，这与观测事实分析一致。     

ENSO发生前与发展初期赤道西太平洋西风异常的爆发问题

利用 NCEP/NCAR再分析资料 ,通过对 El Nino与 La Nina发生前与发展初期低层风场的合成分析 ,发现在赤道中东太平洋增暖当年的春季与夏季 ,赤道西太平洋存在两次显著的西风局地 ( 1 40°E～ 1 80 )增强过程。其原因并不仅仅在于印度洋的西风异常东移 ,更在于南北半球的经向风在该地区强烈辐合 ,造成局地气压梯度增强 ,促进西风加强并向东爆发 ;同时由于地球自转效应的作用 ,来自北半球的东北风到达赤道附近后转西北风 ,南半球的东南风转西南风 ,直接加强了西风的强度。对比分析南北半球经向风的作用表明 ,南半球东南风的强度与位置更稳定 ,对赤道西风两次增幅过程的贡献更大。这支南半球的经向气流来自高纬极区 ,与中高纬度气压场异常有直接的关系。     

ENSO发生发展阶段赤道西太平洋西风异常长时间维持的分析

根据NCEP/NCAR再分析资料和美国气候预测中心提供的赤道太平洋信风指数,发现在ENSO年3～5月(MAM)和8～10月(ASO),赤道西太平洋存在两次显著的西风异常盛行期,并分析了这两次西风异常长时间维持的原因.研究结果表明,南北两半球中低纬度异常经向风向赤道西太平洋地区的输送,以及海气耦合模态中反Walker环流的自维持,是这两次西风异常维持的主要原因.其中,经向风输送在MAM时期以北半球为主,而在ASO时期以南半球为主.在上述两个时段,作为对赤道西太平洋西风异常的响应,赤道印度洋呈现为东风异常.此外,南太平洋中高纬存在一正压结构的气压偶极子模态,该模态在MAM时期由海冰异常维持,其部分气流向赤道辐散,并汇入赤道西太平洋西风异常中,因此对西风异常有直接贡献.而在ASO时期,这一模态由西风异常引起的赤道太平洋海水变暖所激发的大气遥相关波列维持,因此它是对热带ENSO信号的响应.     

亚洲冬夏季风对ENSO事件的响应

根据NCEP/NCAR_1980～1995年的再分析资料,分析了1980年以来5个El Ni?o和La Ni?a年冬、春和夏季200、500和850 hPa合成高度场、风场、流函数场及温度场。发现在冬季El Ni?o（La Ni?a）年亚洲上空的环流型不利（有利）于寒潮向南爆发,导致亚洲冬季风和大洋洲夏季风弱（强）。在El Ni?o（La Ni?a）年冬季华南和青藏高原降水或降雪量为正（负）距平,这使得在晚春和初夏南亚的加热慢（快）,导致夏季海陆的热力对比小（大）,因而出现弱（强）夏季风。我们还发现强El Ni?o年冬季,在印度洋-亚洲上空出现类似于东太平洋-北美上空的PNA遥相关,我们称之为印度洋-亚洲遥相关型（IA）,引起亚洲冬夏季风年际变化的物理过程都是由IA遥相关型引起的。     

热带西太平洋风应力异常在ENSO循环中作用的数值试验

利用一个中等复杂程度的海气耦合模式来研究热带西太平洋地区风应力异常对ENSO循环的影响,并以1997/1998年的El Nino事件为例,分析了模式结果中热带西太平洋地区风应力异常对El Nino事件形成影响的动力学及热力学作用.结果表明,热带西太平洋地区的风应力异常对ENSO循环有很重要的作用.在耦合模式中,当热带西太平洋地区的风应力异常由观测给定时,耦合模式基本上可以模拟出自1971年以来的EI Nino事件,观测与模拟的Nino 3区海面温度异常(SSTA)的相关系数可达0.63.赤道西太平洋地区的风应力异常可加强该地区大气的辐合,从而加强了大气的加热场,进而加强了海气相互作用的不稳定.赤道西太平洋地区西风异常激发出来的Kelvin波及水平平流对EI Nino事件初始阶段的发展起重要作用;海气相互作用及东边界的反射对EI Nino事件的发展及维持起重要作用.     

与ENSO相联系的热带太平洋典型风应力异常场结构

利用多年逐月海温距平和风应力距平观测资料,运用线性回归和EOF分析方法,分析了与ENSO相联系的热带太平洋典型风应力异常场结构。结果显示,与ENSO线性相关的风应力异常场在时间尺度上表现为低频变化,在水平结构上主要表现为四个典型分布。其中,分布型1主要表现为日界线以东赤道地区东风异常和赤道风应力场辐散;分布型2主要表现为日界线以东赤道地区西风异常和经向异常风应力向赤道气流;分布型3主要表现为日界线以东赤道偏南地区西风异常和风应力场辐合,日界线以西为东风异常;分布型4主要表现为160°W以东的弱东风异常和160°W以西的西风异常。与ENSO线性无关的风应力场主要表现为高频过程,在水平空间结构上其典型场主要位于赤道外地区。还用与ENSO有关的那部分回归风应力异常场强迫海洋距平模式,成功地再现了ENSO的主要信号。这表现观测揭示的典型风应力异常型对于El Nino的产生是根本性的。      

南海夏季风爆发与前期东亚冬季风异常的关系以及ENSO的作用

基于ERA-interim再分析资料采用相关分析研究了东亚冬季风和南海夏季风爆发的关系,并探讨了ENSO在其中的作用。结果表明,弱冬季风之后的南海地区5月有异常东风、降水偏少,对应于夏季风爆发偏晚;强冬季风之后则相反;但上述关系并不十分显著。进一步利用线性回归将东亚冬季风分为与ENSO有关和无关的部分,对于与ENSO有关的冬季风,上述冬季风-夏季风爆发的关系的显著性有明显提高;但与ENSO无关的冬季风和夏季风爆发并无显著联系。这说明冬季风-南海夏季风爆发的关系主要是由与ENSO有关的冬季风造成的。这一关系可以用ENSO激发的菲律宾异常反气旋或气旋来解释,以弱冬季风之后夏季风爆发偏晚为例:El Ni?o事件一方面激发出菲律宾异常反气旋,使得冬季风偏弱;另一方面又引起热带印度洋增暖,由于局地海气相互作用正反馈和印度洋电容器效应,菲律宾异常反气旋得以维持到晚春。该异常反气旋及其南侧的异常东风不利于南海夏季风的爆发,从而导致夏季风爆发偏晚。     

热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的…

本文利用１９７８－１９８９年热带西太平洋暖池的表层与次表层海温，高云量与降水等观测资料分析了热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响。分析结果表明：热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常起着十分重要的作用。当热带西太平洋暖池增暖时，从菲律宾周围经南海到中印半岛上空的对流活动将增强，西太平洋副热带高压的位置偏北，我国江淮流域夏季降水偏少；反之，则菲律宾     

东亚冬季风异常与ENSO循环关系的进一步研究

通过对1955～1989年35年的观测资料的合成分析,进一步指出东亚冬季风与ElNino、LaNina事件存在着明显的相互作用、相互影响的循环关系.这种循环关系一方面表现在异常强(弱)东亚冬季风通过激发赤道中西太平洋地区的异常西(东)风以及强(弱)对流活动,而最终使得ElNino(LaNina)事件爆发;另一方面,ElNino(LaNina)的爆发将通过大气遥响应,使得东亚冬季风偏弱(强).功率谱分析也表明,东亚冬季风与ENSO循环相互作用主要表现在3～5年的周期上,同时准2年周期也很明显.       

亚洲季风与ENSO循环的相互作用

ＥＮＳＯ事件对亚洲季风有很大影响,特别是对东亚夏季风环流有较大影响。许多观测事实表明,在ＥＮＳＯ事件处于发展阶段的夏季,江淮流域往往发生洪涝,黄河流域往往发生干旱,东北地区往往发生冷夏。本研究利用观测资料分析了亚洲季风对ＥＮＳＯ事件发生的影响。分析结果表明,在ＥＮＳＯ事件发生前,在热带太平洋上空对流层下层有明显的西风异常;这个西风异常将会加强东传暖Ｋｅｌｖｉｎ波和西传冷Ｒｏｓｓｂｙ波,为ＥＮＳＯ循环提供必要的赤道海洋波动条件;并且这个西风异常与东亚季风区西风异常向南传播有密切关系。通过遥相关分析表明,东亚季风西风异常的南传是通过欧亚型遥相关的波列来实现。通过分析,本研究提出一种亚洲季风与ＥＮＳＯ循环相互作用的物理图像。     

东亚西风急流变化与热带对流加热关系的研究

应用OLR资料和高空格点资料,研究了东亚地区西风急流及其附近的纬向西风与热带地区对流加热场的关系。结果表明西风急流中心的季节变化是和热带加热场的季节变化紧密的联系在一起的。东亚地区的纬向西风强度的年变化与热带加热场的同期及前期状况也密切相关,这种关系可以作为预测我国江淮地区夏季梅雨的一个强信号。     

热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响

本文利用１９７８－１９８９年热带西太平洋暖池的表层与次表?层海温、高云量与降水等观测资料分析了热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响。分析结果表明：热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常起着十分重要的作用。当热带西太平洋暖池增暖时，从菲律宾周围经南海到中印半岛上空的对流活动将增强，西太平洋副热带高压的位置偏北，我国江淮流域夏季降水偏少；反之，则菲律宾周围的对流活动减弱，副热带高压偏南，江淮流域的降水偏多，黄河流域的降水偏少，易发生干旱。观测事实还表明，当热带西太平洋暖池上空的对流增强后，从东南亚、经东亚到北美西海岸上空大气环流的异常呈现出一个遥相关型—东亚太平洋型。     

西太平洋热带海域西风爆发过程湍流通量输送的某些特征

本文根据中、美、日、澳、法等近20个国家在热带海洋全球大气海气耦合响应试验强化期（1992年11月～1993年2月）定点、连续观测获得大气和海洋资料，使用考虑风速和大气层结影响的整体输送动力学公式，计算动量、感热和潜热等的湍流通量。结果表明，西风爆发过程与其他天气过程相比，无论是大气向海洋输送的动量通量，还是海洋向大气输送的感热通量和潜热通量，其值都是最大的。文中还讨论了整体输送公式中的曳力系数、感热交换系数和潜热交换系数更准确的计算方法。     

Different Impacts of Typical and Atypical ENSO on the Indian Summer Rainfall: ENSO-Developing Phase

The El Niño–Southern Oscillation (ENSO) is a main driving force of the northern hemisphere summer monsoon rainfall, including the Indian Summer Rainfall (ISR). The impacts of typical ENSO and atypical ENSO events on the ISR remain unclear during their developing summers. This study examines the different linkages between a typical ENSO and the ISR and between an a typical ENSO and the ISR. During the developing summer of a typical El Niño, negative rainfall anomalies are seen over the northeastern Indian subcontinent, while the anomalous rainfall pattern is almost the opposite for a typical La Niña; as for an atypical ENSO, the approximate “linear opposite” phenomenon vanishes. Furthermore, an anomalous global zonal wave train is found at mid-latitudes, with a local tripole circulation pattern over central–eastern Eurasia during the developing summer of a typical ENSO, which might explain the corresponding rainfall response over the Indian Peninsula. By contrast, such features are not obvious during the developing summer of an atypical ENSO. Among 106-year historical runs (1900–2005) of nine state-of-the-art models from the Coupled Model Intercomparison Project, Phase 5 (CMIP5), HadGEM2-ES exhibits promising skill in simulating the anomalous circulation pattern over mid-latitudes and central–eastern Eurasia. Probably, it is the model’s ability to capture the linkage between a typical ENSO and the ISR and the characteristics of a typical ENSO that makes the difference.     

ENSO事件对东亚副热带西风急流影响的诊断分析

本文利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,用合成分析和相关分析方法就ENSO事件对东亚副热带西风急流的影响进行诊断分析.主要结论为:El Nino年冬季200 hPa东亚副热带西风急流主要在急流出口区纬向风有正距平,急流增强东扩.而La Nina年冬季急流在急流出口区纬向风有负距平,急流减弱西移.El Nino年夏季急流增强,主要在急流区内的偏南部纬向风有正距平.La Nina年夏季急流减弱,主要在急流区内的偏南部纬向风有负距平;相关分析表明东亚副热带西风急流冬、夏季纬向风与热带中东太平洋冬、夏季海表温度有显著的相关.研究表明,ENSO年冬、夏季对流层中上层有较大的气温异常,并由此产生大的经向温度梯度的异常,这可能是ENSO事件影响东亚副热带西风急流的原因之一.     

中国东部夏季降水与同期东亚副热带急流年代际异常的关系

利用中国738个台站的降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料, 分析了我国降水和200 hPa东亚副热带西风急流轴的年代际变化特征, 揭示了东亚副热带西风急流位置的南北移动与我国长江流域和华北降水异常之间的联系。结果表明, 我国东部地区夏季（7、 8月）降水异常主要表现为长江中下游地区多（少）雨, 华北及华南地区少（多）雨, 20世纪70年代末80年代初是这种异常分布型发生转折的时间。与此同时, 东亚高空副热带急流轴位置从70年代末开始逐渐偏南, 急流轴位置的变动将引起对流层低层水汽辐合区和高层散度分布以及垂直环流相应的变化, 进而引起降水区域的变化。相关分析发现, 当急流位置偏南时, 25°~35°N西风增强, 42°~50°N西风减弱, 华北夏季降水减少, 长江中下游地区夏季降水增多; 反之, 当急流位置偏北时, 华北夏季降水增多, 长江中下游地区夏季降水减少。与70年代末开始的我国东部地区急流轴位置逐渐南移相对应, 华北地区夏季降水呈现逐渐减少、 长江中下游地区夏季降水呈现逐渐增多的变化趋势。分析低层水汽通量和高层的散度分布以及垂直环流的差异发现, 1980年以来华北地区对流层中低层水汽通量辐合减弱, 水汽供应减少, 垂直上升运动减弱, 造成了华北夏季降水减少, 而长江中下游地区水汽通量辐合增加, 水汽供应增多, 垂直上升运动增强, 导致该地区降水增加。     

东亚-太平洋遥相关型形成过程与ENSO盛期海温关系的研究

利用1961～2000年NCEP/NCAR再分析资料、扩展重建的海表温度资料(ERSST)和中国730个站旬降水资料,采用SVD和扩展SVD（ESVD）分析、合成分析、相关分析等方法,在分析中国梅雨期降水与同期大气环流和前期冬季海温之间关系的基础上,研究了ENSO盛期海温异常导致与长江流域梅雨期降水密切相关的东亚/太平洋（EAP）遥相关型形成的过程,及与ENSO相关的海温和大气环流异常的持续性问题。结果表明,梅雨期EAP遥相关型的出现与ENSO遥强迫作用有密切关系。联系冬季ENSO和梅雨期EAP遥相关型的关键过程主要有三个:（1）西北太平洋低纬地区异常反气旋环流的形成和维持, 它在冬季形成后一直可维持到夏季,使得夏季西北太平洋副热带高压偏南偏强;（2）东亚大槽持续偏弱,冷空气活动路径偏北偏东,使西北太平洋海温呈亲潮区偏冷、黑潮区偏暖的海温分布; （3）PNA遥相关型的持续发展,使北冰洋地区高度增高。后二者通过局地海气相互作用和大气内部调整过程对初夏鄂霍次克海阻塞形势的形成起重要作用。另外,持续性分析表明,ENSO年大气环流和海温距平型的持续性要比非ENSO年大得多。在ENSO年大气环流和海温之间存在很强的相互作用耦合关系,ENSO引起的大气环流异常可导致太平洋海温异常,而海温异常一旦形成反过来又可导致大气环流异常的稳定和维持,对后期初夏东亚季风和我国天气气候产生明显滞后效应。