两类El Ni?o发展机制的差异

基于海洋与大气再分析数据,对1950—2010年间的El Ni?o事件进行了分类与合成分析;对比分析了两类El Ni?o事件的发展过程。结果发现,两类El Ni?o事件暖信号的发展经历了不同的过程:中部型El Ni?o暖信号的起源主要受到北太平洋低层大气环流的影响,而东部型El Ni?o暖信号来源于热带太平洋海洋温跃层。在中部型El Ni?o前期冬、春季,北太平洋涛动型大气环流使副热带北太平洋信风减弱,SST增暖。在"风-蒸发-SST"机制的作用下,SST正异常传播到热带太平洋中部,热带太平洋中西部产生西风异常,大气对流发展,热带太平洋东部受东风异常的控制。当中部型El Ni?o发展成熟时,大气对流中心与海温异常中心位于热带太平洋中部;在东部型El Ni?o前期冬、春季,西北副热带太平洋的西风异常使热带太平洋产生暖开尔文波,并向东传播到热带太平洋东部,使其表层海温增暖。在Bjerkness正反馈机制的作用下,表层暖信号发展并向西传播。东部型El Ni?o发展成熟时,大气对流中心与海温异常中心位于热带太平洋东部。     

1997年西北太平洋热带气旋异常特征分析

对1997年西北太平洋热带气旋的特征进行了统计分析,研究结果表明:El Ni(n)o发生年,西北太平洋生成热带气旋以偏少为主,强度偏强,且热带气旋生成位置偏东,热带低压加强成为热带风暴的平均位置也较多年平均位置偏东;副热带高压强度和Ni(n)o 3.4区海表面温度(SST)变化趋势基本一致,但副热带高压强度变化落后SST变化6个月左右.     

热带大洋春季海气耦合模态及其与ENSO的关系

在北半球的春季,热带三大洋的海洋–大气系统年际变化会对同期太平洋厄尔尼诺–南方涛动(ElNi?o-Southern oscillation,ENSO)产生响应,同时也能通过区域海洋–大气耦合过程影响ENSO的发展。基于国际公开使用的海表温度资料和降水资料,通过联合正交经验分解方法分析,可以发现全球大洋春季存在两种显著的海气耦合模态。第一模态表现为:在热带中东太平洋,海表温度增暖、降水增多;在热带大西洋和热带印度洋,降水呈现经向偶极型分布以及跨赤道的海表温度梯度异常;即伴随ENSO在春季消亡期的空间型态,大西洋出现经向模态,印度洋出现反对称模态。第二模态表现为:太平洋经向海表温度和降水模态,即太平洋经向模态。回归分析结果表明, ENSO盛期的大气环流调整引起了热带大西洋和印度洋降水辐合带异常,并通过海面风场异常激发海盆内部的海洋–大气反馈,引起春季经向模态。进一步研究发现,冬、春季大西洋和印度洋热带辐合带分别位于赤道以北和以南,导致两个海盆经向模态的降水异常相对赤道呈反对称分布。在春季,太平洋经向模态的暖中心延伸到赤道上,引起西风异常,为后续El Ni?o的发展提供了有利条件。文章揭示了...     

ENSO冷暖事件期间海气潜热通量特征分析

利用1981-2002年OAFlux逐月海气潜热通量资料,探讨了与ENSO冷暖事件相对应的全球海气潜热通量的时空演变特征.结果表明,与ENSO冷暖事件相对应的赤道中、东太平洋地区特别是Ni(n)o3区的海气潜热通量差异最为显著,且这种差异全年都存在,而其他海区潜热通量差异的季节变化比较显著;更值得注意的是,文章还发现与ENSO冷暖事件相对应的海气潜热通量"东南太平洋异常型"的存在,该异常型出现于东南太平洋地区,在夏季最为明显,其正负异常中心呈南北向,由赤道东太平洋地区向南伸展到东南太平洋中高纬一带.此外,结合逐月合成分析和个例分析对海气潜热通量"东南太平洋异常型"作了进一步的研究,发现海气潜热通量"东南太平洋异常型"在ENSO冷暖事件中具有明显的季节变化和年际变化特征,其逐月演变过程明显,并且其强度和范围在不同的El Ni(n)o事件和La Ni(n)a事件中均有所不同.     

ENSO循环相联系的北太平洋低纬度异常西边界流

用SODA海洋同化和NCEP大气再分析资料,分析了热带太平洋次表层海温异常主要模态与北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流和亚洲-北太平洋地区大气垂直和水平流场变化之间的关系,得到以下结果:（1） 在热带太平洋海洋次表层ENSO事件具有两种模态,二者组合构成ENSO循环。第一模态为ENSO成熟期,主要出现在冬季,第二模态为ENSO过渡期,主要出现夏季。（2） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流区上层海洋环流有重要影响。在El Niño发展期或La Niña 衰退期,该区出现气旋性异常环流,北赤道流（NEC）加强,NEC分叉位置北移,棉兰老海流（MC）加大,菲律宾以东黑潮（KC）减小,北赤道逆流（NECC）最强。在El Niño（La Niña）成熟期,该区气旋性（反气旋性）异常环流达最强,NEC最强（最弱）,NEC分叉位置最北（最南）,MC最大（最小）,KC最小（最大）,NECC减弱（加强）。在El Niño衰退期或La Niña发展期与El Niño发展期相反,该区出现反气旋性异常环流,由此导致相应流系异常发生反位相变化。（3） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流的影响是通过ENSO事件期间热带太平洋热力状况异常改变上空大气环流来实现的。ENSO事件首先造成热带太平洋海洋热力状况异常,导致其上空对流活动异常,后者直接或间接通过“大气桥”能量传输引起相关地区大气环流场的变化,致使海面风应力场异常,进而强迫上层海洋环流场的相应变化。文章最后还分析了ENSO事件期间菲律宾附近异常反气旋或异常气旋性风场的产生和持续原因,讨论了北太平洋低纬度西边界流海域海气相互作用在ENSO循环中的贡献。     

El Nio对东亚气候年际异常影响的数值模拟

根据1949~1998年期间8次显著El Nio事件合成的24个月年际海温异常(SSTAs)和气候平均的海温(SST),利用CCM3分别进行了3个包含10次积分的集合试验,即控制试验(CTRL),热带太平洋海洋全球大气试验(TOGA)以及整个太平洋海洋全球大气试验(TOGA-NP),通过对比分析这3个试验之间的集合模拟结果,揭示了在El Nio不同演变阶段东亚气候年际异常响应结构以及北太平洋年际SSTAs在此过程中的调制作用.结果表明:El Nio发展阶段夏季,东亚地区大气环流异常呈显著的负PJ波列,副热带高压减弱、偏东,东亚夏季风增强,东北和江淮流域降水偏多,华北和长江流域及其以南地区降水偏少;El Nio成熟阶段冬季,东亚大槽加强,东亚北部冬季风加强,西太平洋副热带地区低层有显著的反气旋式异常风场,华南地区降水显著增多;El Nio衰亡阶段夏季东亚气候年际异常型与其发展阶段夏季几乎相反.同时,北太平洋年际SSTAs对El Nio影响东亚气候年际异常有一定的调制作用,使模拟的我国降水异常分布更符合观测.     

2006年西北太平洋热带气旋(台风)活动特征分析

本文综述了2006年西北太平洋热带气旋(台风)的活动特征,并对2006年西北太平洋副热带高压特征量及赤道中东太平洋海温进行分析,同时对2006年的El Ni(n)o、南方涛动现象进行了简要的描述,并用500hPa月或候平均环流形势解释了2006年的台风登陆早、登陆时间集中的原因,说明500hPa月或候平均环流形势对台风登陆预报有一定的意义.     

热带太平洋第二类El Nio事件及其对中国气候的影响

基于热带太平洋次表层海温资料,分析了热带太平洋第二类El Nio事件海温异常的分布特征及其形成机制,讨论了与经典El Nio事件、El Nio Modoki、WP(西太平洋暖池)及CT(冷舌)El Nio事件之间的关系,揭示了第二类El Nio事件对中国降水的影响,得到以下结论。(1)第二类El Nio事件表征为热带太平洋次表层海温异常第三模态,占总方差贡献的4.7%。在海洋表面层,第二类El Nio事件暖期赤道东太平洋为沿赤道西伸的冷舌,热带中西太平洋为环绕冷舌的马蹄型大范围暖区。该型具11a和30~40a年代际振荡及3~4a年际变率,峰值多出现在春季。第二类El Nio事件是热带太平洋异常海面风应力场和赤道两侧的风应力旋度共同作用的结果,在赤道东印度洋-中西太平洋与赤道东太平洋-南美洲上空出现以反号垂直运动为特征的异常Walker环流。(2)El Nio Modoki与第二类El Nio事件有密切关系,它实质上是第二类El Nio事件次表层海温与近海面大气相互作用的结果,捕捉了第二类El Nio事件的主要信息。(3)第二类El Nio事件对中国春季及夏初降水有一定影响。在事件暖期,东海地区存在一个显著的异常反气旋性环流,其南侧的中国南方地区盛行异常东北气流,水汽来源减少,导致该地区少雨,其西侧的异常偏南气流北上直达华北地区,异常多水汽向北输送,并与北方的偏北流场相遇,导致该地区降水偏多。在第二类El Nio事件冷期相反。本文结果还指出,WP与CT El Nio事件是由经典El Nio事件第一模态与El Nio Modoki事件组合而成,它们不是独立的El Nio类型。此外,还讨论了夏半年El Nio事件对大气环流影响的物理过程。     

有关副热带太平洋对ENSO影响研究的综述

ENSO(El Nio-Southern Oscillation)的发生发展既受到来自热带西太平洋纬向海气过程的影响,也受到来自副热带太平洋经向海气过程的影响。本文概述了副热带太平洋海气异常影响ENSO研究方面的科学背景及研究进展,综述了前人提出的副热带太平洋大气海洋异常通过经向风应力以及北太平洋/南太平洋经向模态,影响ENSO发展演变的途径及相关物理机制,总结了近些年观测资料分析及数值模拟研究工作所提出的新观点,并讨论了相关研究中的学术分歧及有待进一步研究的问题。     

厄尔尼诺事件延长原因的初步分析

利用我国及美国国家气象局提供的热带太平洋月平均海温、水位、地球向外长波辐射和850hPa纬向风资料,对1980年以来的三次厄尔尼诺(El Ni(?)o)事件延长原因及其特征作一分析和探讨。文章指出,El Ni(?)o事件延长的原因主要是:在El Ni(?)o事件发生后,热带太平洋大气环流半年左右的韵律活动及在赤道南、北两侧明显的大气振荡加强,从而使大气的El Ni(?)o异常过程间隔半年相继发生。     

副热带南北太平洋经向模与ENSO的关系

本文利用Hadley中心的海表面温度、海洋再分析资料ORAS4(Ocean Reanalysis System 4)的海表面高度、NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的海气界面风场及热通量等数据,分析了1948-2018年期间副热带南、北太平洋经向模(S...     

North Pacific Subtropical Mode Waters Observed in Long XBT Cross Sections along 32.5°N Line

The S/V Shoyo, of the Hydrographic Department, Japan Coast Guard, has conducted high-density expendable bathythermograph (XBT) measurements along the 32.5°N line in the North Pacific every year from 1990 to 1993 as a part of the Japanese-World Ocean Circulation Experiment (WOCE). These XBT data are analyzed here, focusing on year-to-year variations of the inventory and core layer temperature (CLT) of the North Pacific subtropical mode water (NPSTMW). Large year-to-year changes are found in the NPSTMW CLTs estimated in longitudes between 140°E and 160°E. CLT values were found of 17.4°C in 1990, 17.1°C in 1991, 17.3°C in 1992 and 17.6°C in 1993. Inspection of the wintertime westerlies over the formation area and sea surface temperature distribution revealed that this change in CLT can be qualitatively attributed to the strength of atmospheric cooling in the formation area in the previous winter. Although a large year-to-year variation of NPSTMW inventory was also found, it is hard to state any relationship between CLT and atmospheric forcing. There is a possibility that different observational seasons may affect the inventory. It has also been found that the thermocline depth in 1991 was shallower in the sea area east of 180° than in 1992 and 1993. Associated with this change, the North Pacific central mode water (NPCMW), characterized by thermostad with temperatures ranging from 14°C to 11°C, appears in the sea area east of 180° in the 1992 and 1993 cross sections. The 1993 cross section, which ranged from the Japanese coast to the west coast of North America, possessed another thermostad in the surface layer, with a temperature of about 17°C in the eastern part of the cross section, off California. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

太平洋副热带东部模态水的年际变化及机制研究

根据2004—2014年的全球海洋Argo网格数据集(BOA_Argo)和ECMWF ERA-Interim再分析资料,计算了冬季太平洋副热带东部海区的水团变性率及水团形成率,对南北太平洋副热带东部新生成模态水的年际变化及其形成机制进行了研究。结果表明:北太平洋副热带东部模态水(NPESTMW)和南太平洋副热带东部模态水(SPESTMW)的新生成体积及核心密度在2004—2014年具有明显的年际变化:NPESTMW主要经历了2005—2009年和2010—2013年2次持续4～5a的体积和密度增加过程,其中体积最大值出现在2009年,最小值则出现在2005和2014年。南半球SPESTMW则经历了2007—2009年和2010—2013年共两次持续3～4a的体积和密度减小过程,其中体积的最小值出现在2009、2013年,最大值出现在2010年。合成分析发现,由冬季海面热通量异常引起的深混合层内与模态水密度相当的水团表层形成率异常,可能是导致NPESTMW和SPESTMW新生成水体积年际变化的重要因素;同时,SPESTMW新生成水的年际变化受局地风应力旋度的年际变化影响明显。     

南印度洋副热带偶极子型海温异常与全球环流和我国降水变化的关系

用1951~2001年观测资料,研究了南印度洋副热带偶极子型(IOSD)海温异常对全球500hPa环流和我国降水的影响.结果表明,冬季IOSD激发出极显著的南北半球环绕太平洋的波列结构(CP),其年际变化周期是2.0和6.5 a,与赤道中东太平洋海温也有密切联系.北半球冬季异常峰值后的第二年春季欧亚中高纬度地区500 hPa环流出现显著的EUP型低频流型持续异常,同时中太平洋和北美地区出现CPNP流型和澳大利亚南部的南半球中高纬地区呈现极显著的西南太平洋遥相关型(SWP).当冬季赤道南印度洋副热带呈极显著的西负东正海温距平分布时,后期春季欧亚中高纬地区负EUP型遥相关波列持续偏强,导致东亚大槽明显偏弱,长江以北地区(特别是黄河中上游地区)多雨.反之,春季东亚大槽加强且稳定,我国东部地区大范围少雨.它反映了南印度洋地区海气系统相互作用与东亚热带内外环流低频变化的联系.因此,上一年冬季南印度洋副热带偶极子型(IOSD)海温异常强度是预测春季华北地区旱涝变化的重要因子之一.     

苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度长期升温机制分析

在1982—2016年,苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度主要呈现出从南至北、从近岸至离岸升温趋势逐渐减小的特征,其中长江口附近海域升温速率最大。研究显示,苏北浅滩及长江口附近海域春季海表面温度的长期升温趋势主要与该海域经向热输送及长江平流热输送的增强有关。进一步的研究发现,春季经向风速的增强导致该海域经向热输送的增加,而春季经向风速的年际及年代际变率又受到太平洋年代际振荡、北极涛动的调控,其中,太平洋年代际振荡指数与经向风速呈负相关,北极涛动指数与经向风速呈正相关,北极涛动指数的年际增加以及太平洋年代际振荡指数的年际降低使得春季南风增强,进而南向的冷平流减弱,北向的热平流增强,使该海域春季海表面温度长期升温。在此过程中,净热通量对其升温过程起到抑制作用,而前冬海温主要是对春季海表面温度的年代际振荡产生重要影响,其主要体现为1982—1999年的升温及2000—2016年的降温过程。     

Responses of CO2 in surface water in subtropical West Pacific to El Niño event

In order to investigate the relationships between the change of TCO2, △PCO2 and SST, current, upwelling and biological activities during El Nin(～)o event in the subtropical Pacific, the responses of TCO2 and △PCO2 in surface water in the subtropical Pacific during El Nin(～)o and La Nina have been simulated using a three-dimension carbon cycle model with biota pump. The results of numerical simulations show that TCO2 in sea water increases with reducing of SST during mature phase of El Nin(～)o in the subtropical West Pacific . At the same period , the Kuroshio in this region was weakened , the zonal currents were divergence , the upwelling carried the water with high concentrations of CO2 to the sea surface , so both of TCO2 and △PCO2 in surface water were increased . But TCO2 and △pCO2 were decreased during La Nina period. These simulated results confirmed the observations in 1982/1983 , 1986/1987 ,1991/1995 and 1997/1998 El Nin(～)o events .     

北太平洋经向翻转环流和热盐输送研究综述

北太平洋经向翻转环流是北太平洋所有经向翻转环流圈的总称,目前它拥有五个环流圈,即副热带环流圈(the subtropical cell,STC)、热带环流圈(the tropical cell,TC)、副极地环流圈(the subpolar cell,SPC)、深层热带环流圈(the deep tropical cell,DTC)和温跃层环流圈(the thermohaline cell,THC)。这些环流圈是北太平洋经向物质和能量交换的重要通道,它们的变化对海洋上层热盐结构和气候变化皆有重要影响。迄今,人们已对STC、TC和DTC的结构形态、变化特征与机理开展了广泛而深入的研究,并对STC的极向热输送特征也做了一些初步分析。但应指出的是,关于SPC和THC的研究仍较少,迄今尚不清楚这两个环流圈的三维结构和变异机理;而且,对北太平洋经向翻转环流的热盐输送研究尚处于起步阶段,目前对各环流圈的热盐输送特征、变化规律和变异机理仍知之甚少,这些科学问题亟待深入研究。     

南北半球副热带高压对赤道东太平洋海温变化的响应

本文利用1974年1月到1996年12月重分析(NOAANCEP-NCARCDAS-1)全球500hPa位势高度场资料,及同期赤道太平洋各海区SST资料,研究了南北半球副热带高压的变化特征及其对赤道东太平洋SST变化的响应。结果表明,全球副热带高压的变化及对SST的响应,在南北两个半球有很好的一致性。全球副热带高压强度的变化与超前3个月SST的正相关最为显着。对SST响应最强烈的区域主要在南北纬30°之间的低纬,低纬地区局地SST对副热带高压也有强烈的影响。从10°到30°纬度,对SST的响应分别落后于赤道2～9个月。在中、高纬大气环流的响应表现为波列特征,对暖SST及冷SST的响应波列基本相反,但对暖SST的响应更为显着。海温和副热带高压的月际持续性有明显的季节变化,副热带高压9-10月的相关障碍可能与NinoC区SST8-9月的相关障碍低点有关。     

Response of global subtropical highs to the equatorial eastern Pacific SST anomaly

INTRODUCTIONDuring the 1960s, Bjerknes (1966, 1969) first noted that there had been strong relationshipbetween the tropical Pacific SST and atmospheric circulation. SST anomaly could affect tropicalatmospheric circulation by the Walker Circulation, and affect extratropical atmospheric circulationby the Hadley Circulation. When there was a "warm" event in the eastern tropical Pacific, ascending and sinking branch of the Hadley Circulation would strengthen, subtropical highs (SHs)and …     

The seasonal variation of the North Pacific Meridional Overturning Circulation heat transport

Based on the 50-year Simple Ocean Data Assimilation (SODA) reanalysis data, we investigated the basic characteristics and seasonal changes of the meridional heat transport carried by the North Pacific Meridional Overturning Circulation. And we also examined the dynamical and thermodynamic mechanisms responsible for these heat transport variability at the seasonal time scale. Among four cells, the tropical cell (TC) is strongest with a northward heat transport (NHT) of (1.75±0.30) PW (1 PW=1.0×10^15 W) and a southward heat transport (SHT) of (-1.69±0.55) PW, the subtropical cell (STC) is second with a NHT of (0.71±0.65) PW and SHT of (-0.63±0.53) PW, the deep tropical cell (DTC) is third with a NHT of (0.18±0.03) PW and SHT of (-0.18±0.11) PW, while the subpolar cell (SPC) is weakest with a NHT of (0.09±0.05) PW and SHT of (-0.07±0.09) PW. These four cells all have diff erent seasonal changes in their NHT and SHT. Of all, the TC has stronger change in its SHT than in its NHT, so do both the DTC and SPC, but the seasonal change in the STC SHT is weaker than that in its NHT. Therefore, their dynamical and thermodynamic mechanisms are diff erent each other. The local zonal wind stress and net surface heat flux are mainly responsible for the seasonal changes in the TC and STC NHTs and SPC SHT, while the local thermocline circulations and sea temperature are primarily responsible for the seasonal changes of the TC, STC and DTC SHTs and SPC NHT.