一种综合监测两类不同分布类型ENSO事件指标的研究

针对1950—2009年的东部型（EP）和中部型（CP）ENSO事件,比较了目前国际上常用的ENSO监测指数对它们的监测能力。结果表明:单一的指数无法同时区分EP和CP型ENSO事件,其中Ni?o 3指数只能有效识别EP型ENSO事件,而Ni?o 4指数则对CP型事件具有较强的监测能力。据此提出同时以Ni?o 3和Ni?o 4指数构建指数组的形式来监测不同类型的ENSO事件,结果表明,该指标组能够较全面监测历史上发生的不同分布类型ENSO事件,且能准确判定事件的峰值强度、起止时间和成熟期等其他特征。      

冬季赤道太平洋不同类型海温异常表征指数的再构建

利用1963—2013年Hadley中心月平均海表温度资料,以及NCEP/NCAR再分析资料,根据两类厄尔尼诺事件发生时北半球冬季赤道太平洋地区海温异常的不同空间分布特征,即赤道中太平洋CP型和东太平洋EP型海温异常空间分布,从寻找与之相似的空间型角度出发,设计了一组新的海温异常指数I_(CP)和I_(EP)。与以往ENSO指数相比,新指数组I_(CP)和I_(EP)不仅表示了空间上相互独立的海温异常分布,而且在相同的研究时段内,因时间域上相互独立而能更好地表征和区分两类El Ni?o/La Ni?a事件。据此,采用该新指数组探讨了与中部型和东部型海温异常事件相关的热带太平洋的主要海气耦合特征。结果表明,与传统的东部型El Ni?o事件发生时最大暖海温中心位于赤道东太平洋地区不同,中部型El Ni?o事件,异常增暖中心位于赤道中太平洋。中部型时异常Walker环流的上升支向西偏移,异常降水集中于热带中太平洋,不似东部型时异常限定于赤道东太平洋地区。不论哪类事件,海洋性大陆均可受到影响,即CP或EP型El Ni?o发生时,海洋性大陆区域降水偏少。但比较而言,中部型ENSO对海洋性大陆区域的影响更大。     

1月份两类ENSO的海气环流模态分析

本文对1950～2001年1月份的大气风场和大洋流场做了联合复EOF（Empirical Orthogonal Function）分解,用以探讨1月份两类ENSO（El Ni?o-Southern Oscillation）的海气环流及耦合情况,所得结果主要有:该分解第1、2模态空间场分别相应于东部型、中部型ENSO,前者在赤道太平洋东部和中部都有海温动力异常,并以东部异常最强,后者仅在中部存在此异常,两模态的时间系数都与ENSO有很好相关,为此第1、2模态可分别称为东部型、中部型ENSO的风场流场（异常）模态。东部型ENSO模态具有3～6年的年际变化和13～14年的年代际变化,中部型则有明显的7年年际变化和12、17年的年代际变化,两者中约13年的周期与冬季北太平洋NPGO（North Pacific Gyre Oscillation）的周期相同。东、中部型El Ni?o期间,沃克环流上升支分别从印尼东移至赤道西、中太平洋,并有所减弱;南、北支哈得莱环流则分别位于日界线以东及该线附近,且均有所加强,从而使南、北太平洋副热带高压偏强;而在5°S的南美沿岸则分别有垂直运动上升和下沉异常。在海气耦合上,两类ENSO模态在赤道中太平洋均存在西风异常与海洋赤道Kelvin波和Rossby波的波包解耦合,而海温动力异常对大气的影响则都起到负反馈作用,从而有利于ENSO的维持和稳定。     

两类ENSO事件非对称性特征分析

利用1961—2010年多种海、气观测资料,分析了东部型(EP)和中部型(CP)ENSO事件海温异常的非对称性及可能原因,并讨论了两类ENSO事件的非对称性对大气环流的可能影响。结果表明,海温异常非对称性包括空间分布非对称、强度非对称以及持续性非对称。从动力学角度来看,虽然不同事件发展衰减阶段主导的动力作用不尽相同,但就两类事件强度非对称性而言,海洋垂直对流项起关键性的作用。此外,研究发现,无论是通过海温强迫直接影响的赤道地区或是通过遥相关影响的赤道外地区,大气非对称响应都表现出与海温异常非对称较强的一致性,其中东部型ENSO的非对称性分布与事件暖位相分布相似,而中部型ENSO的非对称性分布与事件冷位相分布相似,且东部型ENSO非对称性差异大于中部型ENSO。     

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。     

两类ENSO事件非对称性特征分析北大核心CSCD

利用1961—2010年多种海、气观测资料,分析了东部型(EP)和中部型(CP)ENSO事件海温异常的非对称性及可能原因,并讨论了两类ENSO事件的非对称性对大气环流的可能影响。结果表明,海温异常非对称性包括空间分布非对称、强度非对称以及持续性非对称。从动力学角度来看,虽然不同事件发展衰减阶段主导的动力作用不尽相同,但就两类事件强度非对称性而言,海洋垂直对流项起关键性的作用。此外,研究发现,无论是通过海温强迫直接影响的赤道地区或是通过遥相关影响的赤道外地区,大气非对称响应都表现出与海温异常非对称较强的一致性,其中东部型ENSO的非对称性分布与事件暖位相分布相似,而中部型ENSO的非对称性分布与事件冷位相分布相似,且东部型ENSO非对称性差异大于中部型ENSO。     

两类ENSO对中国北方冬季平均气温和极端低温的不同影响

利用1961-2012年观测、再分析资料以及全球大气环流模式数值试验,探讨了中国北方冬季平均气温对于不同类型（即东部型和中部型）ENSO事件的气候响应,并分析了不同类型ENSO对极端低温事件的可能影响,重点关注了北大西洋涛动（NAO）在其中的桥梁作用。结果表明,ENSO信号能通过调制北大西洋地区的大气环流改变欧亚中高纬度地区的纬向温度平流输送和西伯利亚高压的强度,进而影响中国北方冬季气温,由于不同类型ENSO事件海温分布的差异,这种影响具有明显的非线性特征。在两类厄尔尼诺和东部型拉尼娜事件冬季,北大西洋涛动均呈现负位相,不利于北大西洋的暖湿空气向欧亚大陆输送,西伯利亚高压偏强,因而中国北方地区较气候态偏冷。中部型厄尔尼诺和东部型拉尼娜事件冬季气温负异常的显著区域分别位于东北大范围地区、内蒙古河套附近;东部型厄尔尼诺事件冬季显著的冷异常信号仅局限于黑龙江北部与大兴安岭地区;而中部型拉尼娜事件冬季虽伴随北大西洋涛动正位相,但其空间结构向西偏移,对下游中国北方地区气温的直接影响并不显著,可能受局地信号干扰较大。数值试验再现了北大西洋涛动以及中国北方冬季气温对不同类型ENSO的响应,进一步佐证了上述结论。此外,两类厄尔尼诺事件冬季中国东北地区日平均气温容易偏低,极端低温事件的发生频次增多;而两类拉尼娜事件对极端低温的影响较弱。      

两种厄尔尼诺类型期高原地区大气环流的对比分析

本文利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了增温区域不同的两类El－Nino事件各阶段的特征,及其次年夏季高原地区的风场、温度场以及高原上空的南亚高压的高度场分布特征。结果表明:对风场环流的不同影响主要表现在:从垂直剖面图来看EP型整体都是东风增强,而CP型在对流层的中下层为西风增强,上层为东风增强;200hPa风场EP型高原上空为异常东风,而CP型为一异常切变线,北边异常东北风,南边异常东南风;500hPa风场EP型表现为异常东北风,CP型为异常东南风。对温度场的不同影响主要表现在:EP型在高原上空对流层中层和高层各有一个负异常中心,而CP型只在中层有一个负异常中心;对南亚高压的不同影响主要表现在:EP型南亚高压中心位置偏东南,而CP型南亚高压中心位置则偏北。      

中国北方春季沙尘暴的变化与ENSO的关系

根据中国北方春季沙尘暴频率变化的特点,对南方涛动指数（SOI）、NINO3区海表温度与我国北方春季沙尘暴的发生频率做相关分析,并对ENSO事件与我国北方春季沙尘暴发生频率的关系进行探讨。结果表明：我国北方地区1957－2002年春季沙尘暴发生频率在总体上呈下降趋势,同时存在明显的年际和年代际差异。春季SOI与滞后1～2 a的春季沙尘暴发生频率、夏季SOI与滞后2 a的春季沙尘暴发生频率有较好的相关,但春季沙尘暴与NINO3区海表温度的相关不如与SOI的好。ENSO暖事件可能会使未来1～2 a内春季沙尘暴发生次数减少,而ENSO冷事件则有可能使其增多。     

ENSO循环的两个不同位相期印度洋海表温度异常的特征分析

通过对ENSO循环的两个不同位相中印度洋地区海表温度变化特征的分析,指出印度洋地区的海温变化与赤道东太平洋地区的海温变化有较好的相关关系,是ENSO循环的重要组成部分。对应于赤道东太平洋暖位相期,印度洋地区的海温分布为东冷西暖;与此相反,在赤道东太平洋冷位相期,印度洋地区的海温分布为东暖西冷。进-步的分析还发现,印度洋东、西部地区海温变化纬向差异最明显的区域位于印度洋赤道以南0～25°S附近,且这种差异具有明显的年季变化特征,在整个夏季风期间差异较大,而冬季风期间较小,其中冷位相期间的纬向差异比暖位相期间的纬向差异大。代表印度洋纬向差异的IDM(偶极指数)变化与赤道东太平洋地区的海温变化有很好的正相关关系。     

The natural oscillation of two types of ENSO events based on analyses of CMIP5 model control runs

The eastern-and central-Pacific El Ni（n）o-Southem Oscillation （EP-and CP-ENSO） have been found to be dominant in the tropical Pacific Ocean,and are characterized by interannual and decadal oscillation,respectively.In the present study,we defined the EP-and CP-ENSO modes by singular value decomposition （SVD） between SST and sea level pressure （SLP） anomalous fields.We evaluated the natural features of these two types of ENSO modes as simulated by the pre-industrial control runs of 20 models involved in phase five of the Coupled Model Intercomparison Project （CMIP5）.The results suggested that all the models show good skill in simulating the SST and SLP anomaly dipolar structures for the EP-ENSO mode,but only 12 exhibit good performance in simulating the tripolar CP-ENSO modes.Wavelet analysis suggested that the ensemble principal components in these 12 models exhibit an interannual and multi-decadal oscillation related to the EP-and CP-ENSO,respectively.Since there are no changes in external forcing in the pre-industrial control runs,such a result implies that the decadal oscillation of CP-ENSO is possibly a result of natural climate variability rather than external forcing.     

ENSO 循环过程中逐月海温异常的合成分析

文章基于UK和MIT 1990年整编的12年（1968～1977年和1982～1983年）逐月5°×5°经纬网格点的海温（SST）距平资料,对其间发生的4次El Nino事件和3次La Nina事件作了逐月全球SST异常分布的合成分析。合成结果表明：在El Nino事件的形成阶段,赤道中太平洋存在明显的东传暖性低频扰动;而在La Nina事件的形成阶段,南北美沿岸有稳定增强的冷中心向西发展。     

一个新的ENSO监测指标的研究

利用1982～1996年逐月平均SST和OLR资料,首先通过奇异值分解（SVD）技术研究了热带太平洋大气对流活动和海温场的时间和空间结构及其相互关系。结果表明,第一模态都明显地反映出ENSO信息,两场间具有很高的相关。分析了80年代以来的E1 Ni?o/La Ni?a盛期的热带太平洋对流活动场以及NINO 3指数与OLR场的点相关,结果指出,中东太平洋和西太平洋上存在类似偶极子型的两个符号相反的相关区,与SVD第一模态空间分布型十分相似。由此建立了反映ENSO期间热带中东太平洋和西太平洋反向变化的对流涛动     

南亚高压季节持续性异常及其与ENSO关系

南亚高压是对流层中上层重要的大气活动中心.文中选取200hPa等压面,应用1948—2006年NCEP/NCAR月平均再分析资料、NCAR的CAM3.0大气环流模式,分析了南亚高压强度的季节持续性异常特征及其与ENSO事件的关系,结果表明南亚高压强度的冬—春—夏的季节持续性异常特征,这种长达半年以上的季节持续性异常与ENSO事件存在密切关系。进一步分析发现,南亚高压强度异常程度的时间演变特征与赤道东太平洋海温表征的ENSO信号的演变特征并不一致,南亚高压强度度异常滞后ENSO信号,对ENSO信号的响应从前一年的12月开始,一直持续到当年的9月,1—5月强度异常最强,6—9月强度异常次之。1月Nino3.4指数时滞自相关表征的ENSO事件春季开始,夏秋季发展,冬季成熟,来年春季开始减弱,夏季基水消失。不同海区数值试验结果表明:在ENSO事件成熟期的冬季,南亚高压与赤道东太平洋海温关系密切,在ENSO事件衰减期的春季,与赤道东太平洋和印度洋海温关系密切,在ENSO事件衰减期的夏季,与印度洋海温关系密切。     

Impacts of Four Types of ENSO Events on Tropical Cyclones Making Landfall over Mainland China Based on Three Best-track Datasets简

Impacts of EI Nino Modoki （ENM）, La Nina Modoki （LNM）, canonical EI Nifio （CEN） and canonical La Nifia （CLN） on tropical cyclones （TCs） that made landfall over mainland China during 1951-2011 are analysed using best-track data from China, the USA and Japan. Relative to cold phase years （LNM and CLN）, landfalling TCs in warm years （ENM and CEN） have a farther east genesis location, as well as longer track lengths and durations, both in total and before landfall. ENM demonstrates the highest landfall frequency, most northerly mean landfall position, and shortest after-landfall sustainability （track length and duration）, which indicate a more frequent and extensive coverage of mainland China by TCs, but with shorter after-landfall influence. CEN has low landfall frequency and the most southerly mean landfall location. LNM has the most westerly genesis location, being significantly farther west than the 1951-2011 average and leading to short mean track lengths and durations both in total or before landfall, all of which are significantly shorter than the 1951-2011 average. Variations in the low-level wind anomaly, vertical wind shear, mid-level relative humidity, steering flow, the monsoon trough and the western Pacific subtropical high （WPSH） can to some extent account for the features of frequency, location, track length and duration of landfalling TCs. Since ENSO Modoki is expected to become more frequent in the near future, the results for ENSO Modoki presented in this paper are of particular significance.