埃尔尼诺/南方涛动的可预报性

本文利用近百余年达尔文站(Darwin,12°S,131°E)月平均气压距平值(DP)的时间序列以及近五十余年达尔文与塔希提(Tahiti,17°S,150°W)两站月平均气压距平差值(DTP)的时间序列,分析了埃尔尼诺/南方涛动(ENSO)演变过程的浑沌特性,结果发现,ENSO是一个具有有限个自由度的复杂的浑沌系统(相应于DP和DTP的关联维数分别为6.8和6.6);它的以最大Lyapunov指数(λ_1)和二阶Rrnyi熵(k_2)表征的可预报时间尺度(误差增长一倍所需时间)对于DP分别为32个月和11个月,对于DTP分别为31个月和15个月。此外本文还研究了被光滑的DP时间序列,结果表明,适当的滤波可以降低系统的关联维数,并改善系统的可预报性。例如,在一个九点加权滑动平均滤波器的作用下,以λ_1表征的DP的可预报时间尺度延长了一倍。     

厄尔尼诺与南方涛动

厄尔尼诺和南方涛动是一个全球性的气候事件。一次强厄尔尼诺和南方涛动的发生会在全球许多地区几乎同时导致大气候异常,并对南美甚至北美的海洋生物系统产生危害。厄尔尼诺归因于秘鲁沿岸海水的冬季增温,每2～7年这种增温现象明显地扩展到中、东太平洋。南方涛动是活动...     

厄尔尼诺/南方涛动与我国秋季气候异常

利用1951—1999年我国秋季(9—11月)降水、温度和南方涛动指数(SOI)1935—2000年资料研究ENS0与我国秋季气候异常的关系，结果表明，秋季降水与ENS0的关系远比夏季降水与ENS0的关系好。E1Nino年我国秋季降水出现南多北少的分布型(S型)的频率增加近20％，而La Nina年出现S型的频率减少20％。反之，当我国秋季降水距平出现大尺度南北降水异常时，往往表示当时有ENS0现象发生。E1 Nino和La Nina年我国秋季降水距平的分布有显著差异，且这种显著差异主要表现在长江南北、西北和河套地区。不同时段SOI对秋季气候异常的影响不同，当年4—10月SOI值与秋季降水EOF分解第二时间系数(反映大尺度南北旱涝异常特征的权重系数)之间为较明显的正相关，其中8月最显著。上一年7—9月和同年1—3月的SOI值同秋季气温EOF分解的第二时间系数的正相关较明显。可根据前期5—8月的月平均SOI值，预报秋季大尺度降水异常，当年5—8月的SOI平均值偏高时，长江以南(北)地区的降水将有减少(增加)的可能，反之亦然。     

南方涛动中的信噪比

本文详细地讨论了一种监视南方涛动信号的简单指标。它是以塔希提(T)和达尔文(D)两站的海平面气压为基础的一种最佳指标。在某种意义上是把南方涛动的变化合并成一个序列,即[T_n—D_n]。不属于大尺度南方涛动的、由小尺度扰动和瞬变现象造成的噪音的一种直接度量指数为[T_n+D_n]。推荐并监测这种噪音指标,也是为了确定南方涛动指标的代表性。本文表明,信噪比与塔希提和达尔文的交叉相关有关,而且,应用加权的滑动平均对资料进行低通滤波能提高信噪比。月资料的信噪比为1.44(信噪比定义为标准偏差之比),季资料的信噪比增加到1.97。设计了一种不减少南方涛动中非常重要的频率方差的11项低通滤波,可使信噪比增加到2.70。还给出了最后得到的时间序列图。     

1857—1987年南方涛动指数

本文利用塔希提和达尔文的气压差将美国气候分析中心的SOI序列从1935年向前接补到1857年,并用SOI周期及其与SST的关系进行了检验,证明可以将两段SOI接续起来。     

南方涛动与我国夏季降水

本文分析了南方涛动、赤道东太平洋海温与我国夏季降水的关系。分析表明,前一年春季到冬季,赤道东太平洋海温偏高,南方涛动偏弱,夏季我国主要雨带位置偏北,位于黄河流域及其以北地区(即1类雨型),反之,夏季我国主要雨带位置偏南,位于黄河与长江之间(即2类雨型)。由此得出了预报我国夏季1、2类雨型的预报方案。并分析了南方涛动和北半球大气环流的遥相关联系及对北太平洋海温场热源异常的响应。     

南方涛动与我国东部盛夏季风雨北进程度的年际遥联

上年6月南方涛动指数(SOI)和盛夏(7-8月)我国东部季风雨带位置及江淮下游雨量存在显著的相关,经过分析,发现此种遥联是通过长达15个月的如下海-气相互作用形成的:偏强(弱)的南方涛动会伴随着赤道中-东太平洋海面水温偏低(高);此种趋势会从上年6月持续到次年初春,而同时冬季中太平洋中低纬经向海温梯度(△T)即趋向减弱(增强),向中高纬的热量输送偏少(多).△T和随后春夏各月北半球100hPa高度场和500-100hPa厚度场的相关计算表明,正高相关区从热带中太平洋区逐步向东亚中纬输送,这可能反映出高空热量经由一系列行星波西传并于盛夏抵达东亚中纬,从而影响到100hPa层青藏高压东部的伸缩、我国东部季风雨带的南北位置和江淮下游的旱涝趋势.     

南方涛动及其与季风雨的关系

引言6—9月的季风雨是关系印度农业经济重要因素之一。在印度季风期间,印度有很大区域的降雨量超过年降雨量的75%。尽管季风雨有其规律性,但仍然有相当大的年际变动,这种变动常常与干旱和洪涝相联系。Weare(1979),Khandekar(1979)和Angell(1981)考查了印度季风雨与海表温度的关系,可以看出东赤道太平洋地区较暖的     

南方涛动强弱与我国旱涝关系

南方涛动影响我国秋季大范围降水的机制是一个有待进一步深入研究的问题,已有的结果表明,南方涛动弱时,赤道东太平洋海温高,哈特来环流发展,西太平洋副高增强。另一方面,南方涛动弱时,阿留申低压增强、冰岛低压也有同时增深的现象,这位于两个低压之间的经向环流有增强的趋势。     

北半球夏季海洋性大陆区域降水与南方涛动联系的年代际变化

利用1960—2016年夏季美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的月平均降水资料、南方涛动指数SOI以及Niňo3指数资料、NCEP/NCAR再分析资料以及英国哈德莱中心海表温度资料,通过相关分析和回归分析,研究了北半球夏季海洋性大陆区域(Maritime Continent,MC)降水与ENSO联系的年代际变化特征。结果表明:MC地区夏季平均降水与SOI指数的相关自1998年后明显减弱。造成这种现象的原因是:南方涛动指数SOI与海温相关系数在太平洋中部为负的大值中心,且1998年之后海温异常呈中部型。这种SSTA强迫造成1998年后大气视热源异常亦偏于赤道太平洋中部,这有利于通过Gill型响应,使菲律宾以东的对流层低层存在明显的反气旋性环流,辐散增强,从而造成赤道以北降水显著减少,抵消了MC区域内南部地区降水的增加,破坏了原有的SOI为正(负)时MC地区平均降水异常增加(减少)的关系。     

南方涛动年际变化与夏季亚澳季风环流及海洋性大陆区域气候异常的联系

利用美国NOAA卫星观测的SOI(Southern Oscillation Index,南方涛动指数)资料以及NCEP/NCAR、CMAP月平均资料,采用相关分析等方法,研究了南方涛动年际变化与夏季亚澳季风环流及海洋性大陆区域气候异常的联系。结果表明:南方涛动具有显著的年际变化特征,这种年际变化对夏季亚澳季风区及海洋性大陆区域的环流、降水及温度异常有重要影响。当SOI正位相时,赤道以南的澳大利亚东部地区以及西北太平洋海域高层为气旋,低层为反气旋,赤道地区的东部太平洋低层为辐散中心,高层为辐合中心,有利于下沉运动维持;加里曼丹岛附近低层辐合,高层辐散,有利于上升运动维持;海洋性大陆地区降水为显著的正异常,东亚地区降水存在较弱的正异常;海洋性大陆地区以及我国青藏高原到东海一带温度为正异常,孟加拉湾及印度半岛区域温度为负异常。     

冬季亚洲—太平洋涛动年际变率与东亚气候异常

利用1948—2011年NCEP/NCAR月平均再分析资料和1951—2010年我国160站降水量资料,研究了冬季亚洲—太平洋区域的大气遥相关及其与东亚冬季风和降水的关系。结果表明:冬季在亚洲—西太平洋与中、东太平洋中低纬度对流层上层扰动温度之间存在类似于夏季的亚洲—太平洋涛动 (APO) 现象,即当东亚中低纬度对流层中、上层偏暖时,中东太平洋中低纬度对流层中上层温度偏冷,反之亦然。冬季APO可以反映冬季亚洲—太平洋东西向热力差异强度变化,与夏季相比,冬季APO遥相关在亚洲的中心位置略偏南、偏东,且冬季APO与大气环流关系与夏季也有所不同;当冬季APO指数偏高时,对流层上层东亚大槽位置偏西,而东亚热带地区的高压向北伸展,导致我国南方对流层为深厚的异常反气旋系统所控制,此时南方地区对流层低层盛行异常的偏东北气流,并伴随水汽辐散和异常下沉运动,南方降水偏少;冬季APO指数与ENSO有紧密联系。     

极冰对南方涛动的影响

分析南、北极冰量与南方涛动序列作月、季和年尺度的变化过程线性相关关系，发现北极冰量与南方涛动指数是反相关关系，而南极冰量与南方涛动是正相关。比较而言，南极冰量与南方涛动的关系在月和季尺度上似乎较北极与大气的关系密切些。在各时间尺度序列中以太平洋地区南极极冰的影响表现最明显。分析发现极冰与南方涛动之间存在较复杂的非线性关系。在前期极冰的强信号寻找中，发现极冰与南方涛动在月序列的相关关系上存在周期变化现象。进一步选择相关极值的对应步长建立前期极冰状态激发大气变化的预测统计动力模式，模式对大气序列的解释方差可达０．９０以上。文中还进一步探讨了月序列存在的周期变化的共同因素的影响     

厄尔尼诺-南方涛动模式研究

研制了一个海-气耦合模式,并用于讨论ENSO现象。在没有异常的外部强迫作用的条件下,该耦合模式再现了观测现象的某些关键特征,其中包括增暖事件多以3—4年的不规则时间间隔重新出现。研究表明,平均海平面温度、风和洋流场确定ENSO距平的特征空间结构。距平的锁相(phase-locking)趋势可以用与平均场年变程有关的耦合强度的变化来解释。敏感性研究发现,振荡的振幅和时间尺度对于影响海-气耦合强度的几个参数是敏感的。较强的耦合意味着较大、较长时间尺度的振荡。模式振荡的关键性因素是赤道海水上部含热量的变化率,赤道地区含热量在增暖事件之前增加,在增暖过程中急剧减少。给出了这种变化率和有关El Nino与非El Nino状态之间转化的理论。还讨论了预报El Nino事件的模式结果的含意。     

河南省气候变化与北极涛动的时频相关

利用交叉谱与小波变换分析方法,分析了北极涛动指数(AOI)距平和河南省月平均降水距平、月平均气温距平序列的时频变化特征及河南省气候变化与北极涛动之间的多时间尺度相关,结果表明,河南省降水和气温变化与AOI之间存在着多时间尺度的显著相关振荡,年代际尺度周期的互相关系数明显大于年际尺度周期的互相关系数,相关程度随耦合振荡频率的增大而减小,相关显著性取决于两者的时频域联合统计特征,时域中小波互相关系数、小波凝聚谱的分布具有明显的阶段性特征,说明北极涛动的年际和年代际异常对河南省气候变化具有显著影响.