热带不稳定波的年际变化及其与ENSO的关系

使用最优插值的1/4?逐日海温再分析资料(NOAA OISST V2.0)逐日海温资料研究了热带不稳定波(TIWs)的年际变化特征及其与厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)的关系。结果表明:TIWs一般在每年的5~7月开始出现,在11~12月末或次年1月末消亡。TIWs和ENSO存在负相关关系,即在ENSO暖位相年(厄尔尼诺年),TIWs强度减弱;在ENSO的冷位相年(拉尼娜年),TIWs强度增强。进一步分析表明,在TIWs活跃的6~12月,其与ENSO存在很好的负相关,且相关性在12月最好。对TIWs和尼诺3.4区指数(NINO 3.4)海表面温度距平(SSTA)进行超前滞后相关分析,发现在TIWs超前ENSO 2~3个月时两者的相关性最显著,这意味着TIWs可能对ENSO循环具有调控作用。     

ENSO期间热带西太平洋势能的年际变化

利用1986/1987ENSO事件前后的深水CTD资料,计算了热带西太平洋(141°~165°E,10°N~10°S)相对于不同等压面的势能空间分布和时间变化。结果表明,ENSO期间热带西太平洋单位面积上水柱的势能明显减小,而热带西太平洋势能的经向变化明显大于纬向变化。经向变化的特征是赤道外势能大于赤道上的势能。势能最大值位于4°N和4°S,而最大年际变化则发生于7°N,远大于赤道附近。最后,还分析了热带西太平洋势能分布的地域性特征,并指出了这些特征与海洋水文特征的联系。     

热带西太平洋水位的年陆变化与ENSO事件

根据美国ＴＯＧＡ水位中心所提供的１９７５－１９８８年水位月平均资料，分析，讨论了热带西太平洋水位的年际变化特征，特别是与ＥＮＳＯ事件有关的低水位现象，此外，还重点叙述了１９８６－１９８７年ＥＮＳＯ事件中水位沿经向和赤道剖的变化，以及此有关的赤道流系的变化。文中还定性地计论了赤道开尔文波沿赤道剖面的传播特性。     

山东夏季气温年际变化形成的气候特征

为研究本地区短期气候预测方法,利用山东80个代表站夏季平均气温、降水量资料和NCEP／NCAR月平均再分析资料(1961～2001年),分析了夏季平均气温年际变化的气候特征、冷暖夏的环流形势及夏季风与气温的关系。结果表明：EOF第一模态几乎反映了整个温度场的时空变化特征;夏季气温标准化距平年际变化显著,有弱线性增温趋势;极端冷、暖夏大气环流形势差异明显,显著差异区在亚欧一北太平洋地区,冷夏年中高纬度欧亚大陆存在正欧亚一太平洋(EUP)型遥相关,东亚地区有负太平洋-日本(PJ)型波列,暖夏年反之。东亚夏季风强弱与山东夏季气温关系密切,强(弱)夏季风时,易造成山东暖(冷)夏;同期降水对气温有负反馈,对气温升高有一定的抑制作用。     

赤道太平洋次表层海温异常年际和年代际变率特征与ENSO循环

用美国马里兰大学提供的海洋同化(SODA)月平均资料,分析了赤道太平洋次表层海温异常年际和年代际变率的演化特征,讨论了它们对ENSO循环的影响.结果指出,赤道太平洋次表层海温异常年际和年代际变率具相似的ENSO模分布和演变过程,二者均以赤道西太平洋暖池次表层海温显著的异常中心与赤道东太平洋表层海温异常中心显著反号为主要分布特征,其演变过程通过赤道西太平洋暖池次表层海温异常中心沿海洋气候温跃层向东向上传播来完成.赤道西太平洋暖池次表层海温异常年际变率决定了ENSO循环,年代际变率对ENSO循环也有重要影响,其影响主要在中太平洋, 造成ENSO模的年代际变化.当年代际变率处于正常状态时,ENSO循环基本上是东部型冷暖事件之间的转换;当年际和年代际变率位相相同时,ENSO事件强度将会加强和持续,并出现中部型ENSO事件;当二者位相相反时, ENSO事件强度将会减弱.     

南海与其邻近西太平洋SST年际变化的位相不连续性

使用NCEP1°×1°周平均表层海温资料（1982－1994）对南海与其邻近西太平洋进行谐波分析,结果发现对于SST的年变化,南海与其邻近西太平洋海域位相连续;而对于准两年变化（QBO）,南海与其邻近西太平洋海域位相不连续。并据E1Nino年与LaNina年对此现象的成因做了进一步分析。     

热带西太平洋水位的年际变化与ENSO事件

根据美国ＴＯＧＡ水位中心所提供的１９７５—１９８８年水位月平均资料，分析、讨论了热带西太平洋水位的年际变化特征，特别是与ＥＮＳＯ事件有关的低水位现象。此外，还重点叙述了１９８６—１９８７年ＥＮＳＯ事件中水位沿经向和赤道剖面的变化，以及与此有关的赤道流系的变化。文中还定性地讨论了赤道开尔文波沿赤道剖面的传播特性。     

ENSO十年际尺度变率的机制初探

利用太平洋次表层海温、热含量和洋表风应力等资料探讨了ENSO十年际尺度变率的可能机制。结果表明，热带西南太平洋不仅是年代际信号的显著区，同时也有可能是影响ENSO循环十年际变化的关键区。热带西南太平洋的海温暖异常经热带中太平洋东传到热带东太平洋，导致热带东太平洋产生暖的海温异常，这种海温异常进而激发了澳大利亚东部沿岸的大气，产生反气旋性风应力异常。在这种风场的作用下，其下方海水向四周辐散，使热带西南太平洋的温跃层变浅，产生负的温度异常，此后发生反位相的循环。整个循环过程所需的时间约为13a。     

热带西太平洋上层热含量年际变化的区域性特征

采用1980—2001年的XBT月平均海洋上层温度资料对与El Nino和Southem Oscination(ENSO)相关的热带西太平洋温跃层以上(上层)热含量年际变化的区域特征进行了研究。从热带西太平洋温跃层和上层热含量南北不对称的气候态出发，将其分为“北部”、“赤道”和“南部”三个子区域。发现热带西太平洋上层热含量的调整要领先于Nino3区，并且其释放的热量与El Nino事件的强度成正比，而El Nino事件爆发前热带西太平洋上层热量积累的多少对El Nino事件强度没有明显的影响；热带西太平洋赤道外区域也是ENSO热泵的一部分，其中北部子区域的上层热含量年际调整要超前于赤道和南部子区域，在热泵中起征兆的作用。通过热带西太平洋上层热含量距平场与：Nino3指数的超前滞后相关关系分析发现，热带西太平洋上层热含量年际调整表现出明显的南北不对称，北部子区域内信号时间超前且涉及的空间范围广，南部时间上落后且空间上局限在一个窄带状区域内。热带西太平洋上层热含量年际调整的路径是：热含量年际调整信号率先在太平洋北部子区域出现，然后发展到太平洋赤道和南部子区域，再沿赤道向东发展到东太平洋。     

南海中尺度涡年际变化特征及动力机制分析

基于Okubo-Weiss函数方法对20年高度计资料进行涡旋识别,分析了南海中尺度涡的时空分布,初步研究了中尺度涡旋活动的年际变化特征及其可能的动力机制。结果显示,南海中尺度涡旋活动具有较为显著的年际变化特征,通过对涡旋个数、涡区面积、涡动能计算分析表明涡旋活动与ENSO现象遥相关:南海中尺度涡活动在ElNio年较弱,在LaNia年较强。可用风场异常解释南海中尺度涡的年际变化与ENSO现象的负相关关系。ElNio期间南海年平均意义下的东北风场减弱,风应力旋度绝对值减小,从而导致了较弱的涡旋活动,相反LaNia期间强劲的风场导致了涡旋活动增强。     

吕宋和台湾岛以东黑潮季节与年际变化规律的对比分析

黑潮是北太平洋副热带环流系统的一支重要的西边界流。前人对不同流段黑潮的季节和年际变化进行了诸多研究,然而基于不同数据所得结论仍存在差异,尤其是不同模式计算所得流量差别很大,而且以往研究往往着眼于某一流段,对不同流段黑潮变化之间的异同及其原因涉及较少。本文基于卫星高度计数据,评估了OFES(Ocean generalcir culation model For the Earth Simulator)和HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model)两个模式对吕宋岛和台湾岛以东黑潮季节与年际变化的模拟能力,进而对两个海域黑潮变化的异同及其物理机制进行了分析。结果表明:HYCOM模式对黑潮季节变化的模拟较好,而OFES模式对黑潮年际变化的模拟较好。吕宋岛以东黑潮和台湾岛以东黑潮在季节与年际尺度上的变化规律均不相同,且受不同动力过程控制。吕宋岛以东黑潮呈现冬春季强而秋季弱的变化规律,主要受北赤道流分叉南北移动的影响;而台湾岛以东黑潮呈现夏季强冬季弱的变化特点,主要受该海区反气旋涡与气旋涡相对数目的季节变化影响。在年际尺度上,吕宋岛以东黑潮与北赤道流分叉及风应力旋度呈负相关,当风应力旋度超前于流量4个月时相关系数达到了-0.56;而台湾岛以东黑潮的流量变化则受制于副热带逆流区涡动能的变化,且滞后于涡动能9个月时达到最大正相关,相关系数为0.44。本研究对于深入理解不同流段黑潮的多尺度变异规律及其对邻近海区环流与气候的影响具有重要意义,同时对于黑潮研究的数值模式选取具有重要参考价值。     

厄尔尼诺和台风共同影响下的7月份黄、东海海温变化

基于历史海温数据和台风路径数据,研究了厄尔尼诺/拉尼娜（El Niño/La Niña）背景下7月份中国近海海温变化特征。结果表明:7月黄、东海海温异常与El Niño/La Niña有显著相关关系,OISST和GODAS海温数据与Niño3指数同步相关系数分别为-0.32和-0.45。El Niño年7月,黄、东海海表温度异常低于-0.5℃的概率超过60%;La Niña年7月,黄海海温异常高于0.5℃的概率约有60%;正常年7月,海温异常的空间分布与El Niño年相反,但量值偏低。El Niño年7月,中国近海及邻近区域大气异常能够给局地带来更多降水;同时,受El Niño背景场的影响,入侵黄、东海的台风强度更强、影响时间更长。大尺度的降水和台风活动的影响是导致黄、东海海温异常降低的重要原因。因此,分析和预测7月份中国近海海温异常,在充分考虑El Niño/La Niña背景场的基础上,需要结合局地的大尺度降水和台风的影响同时分析,这为特定背景下结合不同时间尺度上的因素共同分析中国近海海温变化提供了一种思路。     

太平洋褶柔鱼冬生群资源丰度变动对ENSO事件的响应研究

太平洋褶柔鱼为大洋性经济鱼种,具有一年生命周期,其资源变动受气候和海洋环境条件的显著影响。本研究根据日本提供的2003-2012年太平洋褶柔鱼冬生群体的渔业统计数据,结合产卵场环境数据以及尼诺指数ONI（定义为Niño 3.4区海表温度距平值）,分析不同气候条件下（厄尔尼诺和拉尼娜）太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场海表温度（SST）、叶绿素a（Chl-a）浓度以及适宜产卵面积（SSA）的变动情况及对其资源丰度（CPUE）的影响。结果表明,太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场SST、Chl-a浓度和SSA具有明显的季节性变化。相关分析表明,各年CPUE与Chl-a浓度以及SSA具有显著的正相关关系（p<0.05）,但与SST相关性不显著（p>0.05）。此外,厄尔尼诺和拉尼娜事件通过驱动太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场SSA和关键海域（25°-29°N,122.5°-130.5°E）内的Chl-a空间分布和大小变化,从而改变其资源丰度,但影响作用随各异常事件的强度不同而变化,具体表现为：发生弱强度厄尔尼诺事件时,产卵场SSA较高,Chl-a浓度处于较低水平,导致资源补充量处于较低水平,CPUE降低;发生中等强度厄尔尼诺事件时,产卵场SSA较低,但Chl-a浓度处于较高水平,导致资源补充量增加,CPUE处于上升水平;发生中等强度拉尼娜事件时,产卵场SSA和Chl-a浓度均处于较高水平,资源补充量显著增加,CPUE显著升高。研究表明,厄尔尼诺和拉尼娜事件对太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场摄食孵化环境和资源丰度变动具有显著影响。     

厄尔尼诺/拉尼娜信号循环回路及其传播特性研究

基于1992～2001年卫星高度计资料分析了海面高度距平在厄尔尼诺/拉尼娜(El Niño/La Niña)现象中的演变过程,发现:(1)在El Niño过程中,海面高度正距平信号从西太平洋沿赤道海域向东传播至东海岸,然后分成南北两支,北支在10°N附近从东太平洋传回西太平洋的信号最强,到达西太沿岸海域再传回赤道,表明El Niño信号传播在北半球存在一明显循环回路.赤道以南循环圈不及赤道以北环路清晰.东太平洋的季节变化信号主要通过6°N,10°N和8°S附近的3个通道向西太平洋传播.La Niña信号主要从5°N和7°S向西传播;(2)在大洋海盆尺度快速传播信号背景下,存在波长700～800km的慢速传播信号,两类信号将信息在太平洋内传送.传播速度分析表明,慢速传播信号的相速与Rossby波相速相符,而快速传播信号应该是海洋对大气变异的响应.     

西太平洋暖池变异及其对西太平洋次表层海温场的影响

应用热带太平洋上层XBT温度资料,分析研究了西太平洋暖池区(0°～16°N,125°～145°E)上层海洋的变化特征以及与西太平洋次表层海温场之间的关系.研究表明,西太平洋暖池区的垂向温度存在显著的年际变化,尤其在次表层(120～200m)的变化最为明显.西太平洋暖池区的次表层冷暖信号明显早于西太平洋次表层的海温异常.分析发现,西太平洋暖池区的海温异常是导致整个西太平洋次表层海温场变异的关键区,当西太平洋暖池区的次表层冷暖信号加强时,3～4个月后西太平洋海温场出现大范围的冷暖异常.     

简易海洋同化数据中的厄尔尼诺现象

为研究在厄尔尼诺现象演变过程中海气相互作用的性态特征,该文再次应用拓展伴随模态分析于简易海洋同化数据(SODA data).结果表明:通过相互作用形成厄尔尼诺/拉尼娜现象的海洋与大气具有明显不同的性态,气候系统中并不存在一个相对独立的热带太平洋大气变异,但是的确存在一个相对独立的热带太平洋海洋变异;原因在于大气是底部界面受热而海洋是顶部界面受热,从而导致前者具有较后者强烈得多的斜压不稳定性和能够覆盖大部分热带太平洋的赤道辐合带; 再次证实了正是直接来自中纬度海域的西风爆发和海面风辐聚导致赤道太平洋上层海水的东向移动和经向辐聚造就了厄尔尼诺所特有的增温信号.     

2015/2016年超强厄尔尼诺期间热带西太平洋海洋环流变化特征

本文利用HYCOM(HybridCoordinateOceanModel)再分析数据对北赤道流(NEC)、棉兰老流(MC)以及黑潮(KC)所构成的NMK环流系统在2015/2016年超强厄尔尼诺事件期间的变化特征及其影响机制进行了研究,并与其他厄尔尼诺期间的变化特征进行了对比。结果表明,在2015/2016年超强厄尔尼诺事件期间, NEC和MC输运均显著增强,最大值分别达到66 Sv (1 Sv=106 m3/s)和49.4 Sv,北赤道流分叉纬度最北可达16°N, KC输运没有明显增强。NMK环流系统的年际变化主要与此次厄尔尼诺事件期间热带西北太平洋15°N以南、160°E以西海域出现的气旋式环流异常有关。该环流异常出现自厄尔尼诺事件的前期阶段,并于爆发阶段达到顶峰,主要是由15°N以南区域出现的强西风异常所引起的。进一步分析表明,此次厄尔尼诺事件期间NEC、MC输运和NBL的平均值均大于1992—2014年间所有厄尔尼诺事件的平均状况,但与1997/1998年超强厄尔尼诺事件期间的平均值相近。     

太平洋次表层海温异常年际变率的信号通道与ENSO循环

利用SODA海洋同化资料,分析了太平洋次表层海温异常(SOTA)年际信号变异特征与ENSO循环的联系。结果表明,热带太平洋的年际变率表现为以160°W为纵轴的东西向和以6°—8°N为横轴的南北向的跷跷板分布,南太平洋和北太平洋中高纬度海洋的SOTA则与热带西太平洋SOTA同号,但强度较弱,这些变化都与ENSO事件密切相关,是ENSO事件的两个主要模态,具57和44个月显著周期。ENSO循环期间,热带西太平洋SOTA强信号中心沿赤道东传,到达赤道东太平洋后加强并北扩,导致ElNi?o或LaNi?a事件,同时从热带西太平洋有较弱SOTA信号向东北和西南传播,在南、北太平洋中高纬度海域产生弱SOTA;同期位于热带东太平洋反号的SOTA强信号中心沿10°—15°N(平均12°N)西传,至热带西太平洋后加强并南扩,为下次LaNi?a或ElNi?o事件准备条件,同时在北太平洋中高纬度海洋还存在着反号弱的SOTA。如此周而复始,完成ENSO循环。太平洋次表层海温年际变化信号除在赤道及以北的热带太平洋存在一个逆时针方向的传播通道外,同时在热带西太平洋有异常信号向南、北太平洋中高纬度海域传播,并指出ENSO循环期间太平洋次表层海温异常年际变率信号传播的可能通道。