热带太平洋印度洋海温异常对亚洲夏季风影响的数值研究

利用L9R15气候谱模式，就热带太平洋－印度洋夏季海温异常对亚洲夏季风的影响进行了数值研究。结果表明，夏季热带太平洋和印度洋海温正异常时，不仅能造成热带地区大气环流和降水的同时性响应，还能导致东亚夏季风和南亚夏季风的一致减弱，两者的影响是同号的，但并不是两者单独影响的线性叠加，由此给出了亚洲夏季风与热带太平洋－印度洋海气系统的同期关系。     

冬/夏季热带太平洋与印度洋海表温度年际异常关系的年代际变化

利用NCEP/NCAR再分析资料、全球海温海冰GISST 2.3b资料, 用EOF技术分析了热带太平洋海表温度的年际异常 (SSTA) 变化特征表明:可用Niño3指数表示热带太平洋SSTA, 并用该指数来讨论热带太平洋、热带印度洋SSTA间的关系。分季节分析表明:冬季Niño3指数与热带印度洋SSTA间的关系表现为热带印度洋整体相关系数为正的单极形态, 且1976年以后两者的关系减弱, 其原因是冬季为ENSO事件的盛期, 另外, 冬季西太平洋暖水区东移导致太平洋Walker环流上升支强盛处的东移, 造成两洋的垂直纬向环流耦合减弱。夏季两者关系表现为偶极形态 (热带西印度洋与Niño3指数同相变化, 热带东印度洋则相反), 但1976年以后两者的关系有所加强, 是因为夏季为偶极子盛期, 也是ENSO事件的发展期, 同时夏季西太平洋暖水区东移并未引起太平洋Walker环流上升支强盛处的明显东移, 且印度洋季风环流、太平洋Walker环流的上升支强盛处的强度增大了, 造成两洋的垂直纬向环流耦合更强烈。即1976年以后, 冬季热带两洋SSTA间的关系减弱了, 而夏季两者关系则变得更密切。     

热带太平洋和印度洋海面高度季节循环和年际变化的数值模拟

利用卫星海面高度计资料,分析了赤道太平洋和印度洋海面高度变化的季节和年际变化特征,并与一个耦合气候系统模式FGCM0模拟的海面高度进行比较,评估模式模拟海面高度季节和年际变化的能力.结果表明,尽管耦合模式存在一定的系统误差,但仍然能在相当程度上模拟出海面高度季节和年际变化的基本特征.同时为检验模式中印度尼西亚贯穿流(ITF)对海面高度季节和年际变化的影响,还进行了印度尼西亚海道完全关闭的敏感性试验,与控制试验结果对比表明,印度尼西亚贯穿流可以显著影响热带太平洋和印度洋年际变化的特征.     

冬季黑潮区域海温异常对北太平洋风暴轴的影响

该文对15个冬季北太平洋风暴轴区域500 hPa天气尺度滤波位势高度方差与北太平洋海表温度进行了奇异值分解 (SVD) 分析.结果表明, SVD得到的第二对空间典型分布反映了冬季黑潮区域的海温异常与风暴轴的异常变化密切相关.进一步的分析显示, 黑潮区域海温异常可能通过加强风暴轴入口区的斜压性, 激发或加强500 hPa高度场上的WP遥相关型, 主要影响冬季北太平洋风暴轴在入口区的强度变化和南北位移.     

热带太平洋环流季节变化的数值模拟

在观测到的海表风应力和热量及淡水通量驱动下，用大气物理研究所发展的高分辨率自由表面热带太平洋环流模式对热带太平洋环流季节变化进行了数值模拟。对模拟得到的热带太平洋海面起伏、温度场和流场等季节变化分析、比较表明，模式成功地模拟了观测到的环流季节变化基本特征。其中，海面起伏中西北太平洋副热带反气旋环流在冬季最强，赤道槽在冬季和早春季强，而赤道脊和北赤道逆流槽则在秋季强；北赤道逆流在秋季强而春季弱，150°W附近区域赤道表层洋流流向在4至7月逆转；赤道东太平洋地区海表温度场春季增暖和秋冷却；以及次表层赤道斜温层     

热带西太平洋海温异常对东北亚阻塞形势影响的数值模拟

本文利用ＩＡＰ－ＡＧＣＭ模拟研究了实测海温异常和热带西太平洋假想海温异常对夏季东亚地区环流异常的影响,并与观测结果进行了比较,籍此间接地研究了海温异常对东北亚阻塞形势的影响。首先,利用１９８０年实测海温异常,分三种试验（全球海温异常试验、热带海温异常试验、热带外海温异常试验）模拟了该年７月和８月的大气环流异常,指出海温异常是致使东北亚阻塞形势得以形成和维持的一个重要原因,同时也表明在对东亚大气环流异常型的影响方面,热带海温异常比热带经温异常更为重要。此外,我们还模拟研究了热带西太平洋的假想海温异常对东亚大气环流异常的影响,表明了热带西太平浃海温负异常对东北亚阻塞形势形成和维持有着重要作用     

海温对热带低频振荡系统影响的动力学研究

根据热带地区蒸发、辐合上升运动剧烈以及海温异常的特点，构造了一个斜压模式方程组，讨论了海表温度（海温加热和海温异常变化）对热带低频波动的影响。分析表明，对天气尺度波动（Lx～Ly～10^6m），采用完全非地转模式，在海温异常作用下，频率明显发生变化，并容易产生波动的不稳定：海温较低时，波稳定，并随海温的增高，频率变低，波速变慢；海温较高时，会引起波动不稳定，且周期随海温的增高而变小。对超长波系统（Lx～10^7m,L,～10^6m），可以采用半地转模式，海温作用可以激发向东传播的低频Kelvin波以及向西传播的低频Rossby波，热带超常波的波动周期随海温升高和异常增大而变长，且在海温异常作用下，波动会产生不稳定。     

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。     

中国南方夏季降水与热带印度洋偶极型海温异常的联系

利用1979-1999年GISST和CMAP月平均资料,用线性回归滤除印度洋偶极子(IOD)指数和ENSO的相互干扰,定义纯IOD指数和纯Nino3指数,将海温距平处理为相对独立的3个部分,通过相关和合成分析得到:6-8月印度洋偶极型海温及热带中印度洋海温异常与中国南方夏季降水都有很好的正相关关系,并且二者对南方夏季降水序列的拟合方差贡献显著,表明热带印度洋海温异常与中国南方夏季降水的关系密切;5月份热带印度洋海温年际变化可以解释60 %左右的南方夏季降水异常,这对南方降水的预测具有非常好的指导意义.在正(负)IOD年,热带印度洋SSTA引起我国南方地区大气异常上升(下沉)运动,中国南方为整层水汽的异常辐合(辐散)区,从而使中国南方夏季降水异常偏多(偏少).     

Contribution of Winter SSTA in the Tropical Eastern Pacific to Changes of Tropical Cyclone Precipitation over Southeast China

Tropical cyclone precipitation (TCP) accounts for 10％–40％ of the boreal summer precipitation that occurs over Southeast China (SEC), causing flood disasters and...     

江南西部雨季降水区域特征及其受热带海洋海表温度异常的影响分析

本文分析了江南西部雨季特征,研究了热带太平洋、印度洋海表温度异常对这一区域雨季降水的影响,并初步分析了其影响因子。结果表明:(1)江南西部雨季开始时间早,持续时间长,是中国梅雨季的一个重要组成部分。它具有明显的年际、年代际变化特征,21世纪后,进入了一个少雨期。(2)前冬热带海洋海温异常是江南西部雨季降水丰枯的一个强信号。即:当赤道中东太平洋海温为正(负)距平、西太平洋及中东太平洋副热带地区为负(正)距平(这种海温异常主模态分别称为正(负)海温异常型),相应地,热带印度洋表现为北正(负)南负(正)的海温反相位型时,江南西部雨季全区降水偏多(少)的可能性大。(3)在正(负)海温异常年,4~6月,赤道印度洋盛行偏东(西)风异常,不易(容易)形成转向北的南风异常,印度季风弱(强);西太平洋近赤道地区为强劲的偏东(西)风异常,其北为反气旋(气旋)性距平环流,导致西太平洋副热带高压位置异常偏西(东),强度偏强(弱)状态,有利于(不利于)江南西部降水发生。(4)在正海温异常年,江南西部水汽主要来源于西太平洋,并在此区域形成水汽辐合,有利于降水;而在负海温异常年,来自两大洋的水汽均通过江南西部地区,此区域成为水汽过渡带,不易形成水汽辐合,降水偏少。     

黑潮SSTA与赤道太平洋风场及ENSO关系初探

利用NCEP/NCAR的1950—1998年海表温度场和1958—1997年海表风场再分析资料,采用相关、合成等分析方法,研究了黑潮区域SSTA(sea surface temperature anomaly)与太平洋风场的关系。结果表明:从SSTA滞后风场3月起,与其关系密切的经向风关键区位于赤道西太平洋(140~160°E,5°S~5°N),纬向风关键区位于赤道中太平洋(160°E~150°W,5°S~5°N),两者对SSTA的影响均可持续6月左右;纬向风关键区的强度和范围均大于经向风。进一步研究表明,黑潮SS-TA与ENSO事件有着密切的联系:E l N ino(La N ina)事件当年11月—次年12月期间黑潮海温多为正(负)异常。     

Latitudinal and Seasonal Variations in Tropical Cyclone-Induced Ocean Surface Cooling in the Tropical Western North Pacific

The passage of tropical cyclones induces ocean surface cooling through vertical mixing, upwelling, and surface heat loss. The dependence of tropical cyclone-induced ocean surface cooling on the intensity and translation speed of tropical cyclones has been documented in previous studies. The present study investigates the latitudinal and seasonal variations in tropical cyclone-induced ocean surface cooling in the tropical western North Pacific based on data for the 2001–2020 period. Our analysis ...     

Different Relationships Between Spring SST in the Indian and Pacific Oceans and Summer Precipitation in China

Observational and reanalysis data are used to investigate the different relationships between boreal spring sea surface temperature （SST） in the Indian and Pacific oceans and summer precipitation in China. Partial correlation analysis reveals that the effects of spring Indian Ocean SST （IO SST） and Pacific SST （PSST） anomalies on summer precipitation in China are qualitatively opposite. When IO SST anomalies are considered independently of PSST anomalies, precipitation decreases south of the Yangtze River, in most areas of Inner Mongolia, and in some parts of Liaoning Province, and increases in the Yangtze River valley, parts of southwestern and northern China, northeastern Inner Mongolia, and Heilongjiang Province. This results in a negative-positive-negative-positive pattern of precipitation anomalies in China from south to north. When PSST anomalies （particularly those in the Nin o3.4 region） are considered independently of IO SST anomalies, the pattern of precipitation anomalies in China is positive-negative-positive-negative from south to north. The genesis of summer precipitation anomalies in China is also examined when El Nin o-Southern Oscillation （ENSO） signals are removed from the ocean and atmosphere. An anticyclonic low-level wind anomaly forms in the South China Sea-Northwest Pacific area when the IO SST anomaly （SSTA） is warm and the Northwest Pacific SSTA is cold. This anticyclonic anomaly substantially influences summer precipitation in China. Anomalous warming of tropical IO SST induces positive geopotential height anomalies in the subtropics and an east-west dipole pattern in midlatitudes over Asia. These anomalies also affect summer precipitation in China.     

Relationship between Tropical Indian Ocean SSTA in Spring and Precipitation of Northeast China in Late Summer

Sea surface temperature anomaly(SSTA) is a major signal for prediction of summer precipitation in East Asia. The relationship between SSTA in the tropical oceans and summer precipitation in East Asia has been documented in many studies. However, the relationship between SSTA and late summer(July–August) precipitation(JAP) over Northeast China(NEC) on the interannual timescale has received little attention. In this study, we examine the relationship between Indian Ocean Basin warming(IOBW) anomalies in spring and the JAP in NEC since the early1960 s. A significant positive correlation is found between the spring IOBW index and JAP over NEC. The positive spring IOBW anomaly is followed by an anomalous anticyclone from Northwest Pacific to the Korean Peninsula.This anomalous anticyclone favors a significantly strong and northward western Pacific subtropical high(WPSH),which facilitates anomalous southerly winds over NEC and the transport of more water vapor into this region. Further analysis indicates that the spring IOBW anomalies have important impacts on the vertical air motion in the tropics and subtropics during the summer. Significant anomalous upward(downward) motion covering Indonesia(Northwest Pacific to the southern Korean Peninsula) occurs when the IOBW is in its positive phase, which favors the northward movement of the WPSH in late summer and more precipitation over NEC in July–August. Modulation of the atmospheric circulation by this mechanism further influences the JAP over NEC.     

夏季北印度洋海温异常对西北太平洋低层反气旋异常的影响

采用1957—2002年850 hPa风场的ERA-40再分析资料,分析得知西北太平洋低层环流存在着明显的年际变化。这种年际变化表征了西北太平洋夏季风的年际变化,并且会影响东亚夏季风的变化。用Hadley海表面气压以及海表温度资料诊断得到,这种夏季西北太平洋反气旋异常（WPAC,northwest Pacific anomalous anticyclone）的年际变化与北印度洋同期海表温度变化存在很好的相关。用偏相关方法消除N ino3.4信号的同期线性影响,这种同期相关更加显著,而西南热带印度洋的同期海温与WPAC的相关并不显著。数值试验结果表明,北印度洋存在正海温异常时,北印度洋降水偏多,同时伴随着西北太平洋反气旋异常。当只有西南热带印度洋有正海温异常时,北印度洋会出现东风异常且降水减少,而西北太平洋有弱的气旋异常。数值模式结果与观测数据的诊断结果相吻合,说明当夏季北印度洋海表温度为正异常时,可能会产生西北太平洋反气旋异常。     

Variations in High-frequency Oscillations of Tropical Cyclones over the Western North Pacific

Variations in the high-frequency oscillations of tropical cyclones(TCs) over the western North Pacific(WNP) are studied in numerical model simulations. Power spectrum analysis of maximum wind speeds at 10 m(MWS_(10)) from an ensemble of15 simulated TCs shows that oscillations are significant for all TCs. The magnitudes of oscillations in MWS_(10) are similar in the WNP and South China Sea(SCS); however, the mean of the averaged significant periods in the SCS(1.93 h) is shorter than that in the open water of the WNP(2.83 h). The shorter period in the SCS is examined through an ensemble of simulations,and a case simulation as well as a sensitivity experiment in which the continent is replaced by ocean for Typhoon Hagupit(2008). The analysis of the convergence efficiency within the boundary layer suggests that the shorter periods in the SCS are possibly due to the stronger terrain effect, which intensifies convergence through greater friction. The enhanced convergence strengthens the disturbance of the gradient and thermal wind balances, and then contributes to the shorter oscillation periods in the SCS.     

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。