ENSO对印度洋偶极子与中国秋季降水关系的影响

利用1950--1999年Hadley中心全球海温资料、NCEP／NCAR再分析资料和中国气象局整编的160站降水资料，通过讨论印度洋偶极子（IOD）独立发生时及IOD与ENSO联合发生时中国秋季降水的差异，研究了ENSO对IOD与中国秋季降水关系的影响。结果表明：仅有IOD发生时，其正位相年使得中国西南地区和黄河流域的秋季降水出现正异常，而当IOD与ENSO伴随出现时，IOD正位相年和E1Nino使得中国西南地区秋季降水正异常区域维持并向东扩展，还使得黄河流域秋季降水转为负异常。此外分析了ENSO改变IOD与中国秋季降水关系的环流成因。     

ENSO背景下印度洋偶极子海温异常对中国冬季降水的影响

利用1950—2009年Hadley环流中心全球月平均海表温度资料、1960—2009年NCEP/NCAR再分析资料以及中国气象局整编的160站降水资料,研究分析了印度洋偶极子(IOD)和太平洋异常海温(ENSO)对中国冬季降水的协同影响和不同作用,通过对比分析,揭示了IOD独立发生、ENSO独立发生以及IOD与ENSO联合发生时中国冬季降水的差异。研究结果表明: IOD异常海温和ENSO异常海温的出现虽然具有较高的协同性,但二者对我国冬季降水的影响效应不尽相同,IOD与ENSO的同时发生并不是两者单独发生时各自作用的叠加,而是具有协同或抵消作用。仅有IOD发生时,其正位相年使得中国西南(云南西部除外)、华南以及华北、东北地区的冬季降水出现正异常,在江淮流域出现负异常,反之亦然。但是IOD正位相比负位相对中国冬季降水的影响更显著。当IOD与ENSO同时出现时,IOD的作用使得ENSO对我国西南(云南西部除外)、内蒙、东北地区冬季降水的影响作用更为显著。此外还初步分析了IOD与中国冬季降水关系影响的环流成因。      

南印度洋偶极型海温与中国西南地区初秋降水的关系

利用1979年1月~2018年12月Hadley海表温度资料、CRU TS v4.03逐月格点降水资料,以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,对南印度洋偶极型海温与中国西南地区初秋降水的关系进行了研究。结果表明:7~8月平均印度洋海表温度EOF第二模态表现为显著的东北—西南向偶极子模态,其东北和西南两侧的海表温度呈反相位变化特征,为典型的南印度洋偶极子(SIOD)分布,其时间系数表现为30a以上的周期变化并定义为新的SIOD指数;对应7~8月SIOD正异常,西南地区9月对流活动显著增强,负异常则对流活动显著受到抑制,且SIOD指数与中国西南地区初秋降水呈较强的正相关; SIOD影响中国初秋降水的主要途径是:印度洋东北部形成的越赤道气流在孟加拉湾以南上空分为两支,其中一支经孟加拉湾和中南半岛进入中国西南地区,将孟加拉湾水汽向该地区输送,并造成水汽在该地区辐合,有利于中国西南地区降水发生。该研究结果不仅对认识南印度洋海气系统对中国降水的可能影响,还对发展西南地区初秋降水预测模型有着重要的意义。     

印度洋偶极子与中国东部夏季降水的年代际变化关系

采用1951—2012年GPCP、中国160站台站降水资料及NOAA海表温度资料,分析了中国东部夏季降水及热带印度洋偶极子(IOD)的年际变化特征,以及两者的年代际变化关系。结果表明,中国东部夏季降水主要呈现两种模态分布,即"+-+"三极型和"-+"偶极型。并且在1953—1973年和2002—2012年中国东部夏季降水分别存在准2 a和4 a的震荡周期,年际变化明显。相关性分析发现,夏季IOD时间序列与中国东部夏季降水场的第三模态所对应的时间序列场呈负相关关系,且通过了信度为0.05的显著性检验,说明夏季IOD与中国东部夏季降水第三模态相关性较好。     

赤道印度洋偶极子对重庆夏季降水的影响分析

利用重庆34个气象台站1961—2017年夏季降水量、NCEP/NCAR的再分析月平均高度场资料和海面温度资料，分析发现，上年秋季尤其是11月的赤道（热带）印度洋偶极子（tropical Indian Ocean dipole, TIOD）模态与重庆夏季降水存在正相关关系。通过前期海面温度对大气环流的影响分析，结果表明：上年11月TIOD和夏季500 hPa高度场的相关与重庆夏季降水和高度场的相关一致，显示出从高纬度到低纬度“+、-、+”的相关分布，反映出当上年11月TIOD正位相（负位相）时，次年夏季环流场表现出乌拉尔山阻塞高压明显（不明显）、中纬度30°～37°N低值系统活跃（不活跃），西太平洋副热带高压偏强（弱）、位置偏南（北）的重庆夏季典型的降水偏多环流特征；前期赤道太平洋ENSO暖事件和前期TIOD事件同时发生时，两个事件的作用相互叠加，使得西太平洋副热带高压加强西伸并且位置偏南，造成重庆夏季降水的异常偏多。     

热带印度洋秋季偶极子模态与南海夏季风强度变化的关系

利用多年的Reynolds月平均海表温度资料和NCEP／NCAR全球大气再分析资料,采用经验正交函数（EOF）分析和滑动相关方法,研究了热带印度洋秋季偶极子模态和南海夏季风强度变化的关系。结果表明：（1）热带印度洋秋季海表温度距平（SSTA）的主要模态是全区一致型和偶极子（IOD）型,全区一致型模态主要代表了秋季SSTA全海盆一致的年代际及其以上时间尺度的变化,IOD型模态主要反映热带印度洋秋季SSTA年际时间尺度的变化。（2）当前期秋季热带印度洋存在正（负）IOD模态时,南海的夏季风强度减弱（增强）。二者年际变化的负相关关系在长期趋势的冷位相期不显著,而在暖位相期显著。（3）当南海夏季风强度增强（减弱）时,后期秋季热带印度洋出现正（负）IOD模态。二者年际变化的正相关关系在长期趋势的冷、暖位相期显著,在冷、暖位相转换期前后不显著。     

印度洋偶极子与中国南方夏季降水的可能联系

利用1951—2000年NCEP/NCAR再分析资料、英国气象局全球海温资料、中国气象局整编的160站气温资料,采用EOF、合成、相关、奇异值分解等方法讨论了印度洋偶极子（Indian Ocean Di-pole,IOD）对南方夏季降水的影响。结果表明：印度洋海温异常,激发了大气环流的异常,从而导致南方降水异常。当印度洋海温一致变化时,南方降水分布也呈一致;当印度洋上海温距平偶极振荡时,长江流域与华南也出现偶极变化的现象。IOD正位相年,华南降水异常偏多;IOD负位相年,长江流域降水偏多。     

1994年印度洋偶极子对两广地区后汛期降水异常的影响机理

利用1979—2017年中国地面气象台站2 400站中广东省和广西壮族自治区（简称两广地区）174站的逐日降水资料、英国Hadley中心的逐月海表温度资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料,分析了1994年华南后汛期（7—9月）期间印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole,IOD）对两广降水极端正异常的影响机理。结果表明,1994年的正位相IOD事件引起了两广地区后汛期偏多,影响机制主要为两方面：一方面,IOD东极子区域海温负异常时,水汽沿着印度北部-孟加拉湾北部-中南半岛-两广地区和孟加拉湾中部-中南半岛-两广地区的异常水汽输送通道向两广地区输送,使得两广地区水汽异常辐合;另一方面,IOD东极子区域海温异常偏低时,该地区对流层低层异常辐散、高层异常辐合、存在异常下沉运动,两广地区对流层低层异常辐合、高层异常辐散、受异常上升运动控制。上述物理机制共同作用,导致1994年后汛期两广地区降水极端正异常。     

中国西部OLR与秋季降水的关系

利用中国西部280站地面降水资料和NCEP再分析OLR资料,采用EOF、相关分析方法,分析了中国西部OLR与降水的关系.结果表明:(1)中国西部秋季OLR高值区与降水低值区相吻合,OLR低值区偏于降水高值区一侧.秋季OLR和降水具有显著的反相变化趋势.(2)西部秋季各月OLR与降水有大片显著的负相关区存在,在西北和东南...     

热带印度洋偶极子与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用中国站点观测逐月降水和月平均气温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,揭示了热带印度洋偶极子(IOD)与中国夏季气候异常关系的年代际变化.结果表明:IOD与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的一面,又存在着年代际变化.较为稳定的关系表现为:IOD与同年夏季长江黄河之间的降水变化存在显著负相关,与四川气温变化存在显著正相关;IOD与次年夏季四川降水存在显著正相关.伴随发生在20世纪70年代末的大尺度环流年代际转型,IOD与中国气候年际异常的联系亦发生变化:IOD正位相年的同年夏季降水异常型,由中国大部分地区偏少变为长江以南(北)偏多(少),气温由西南地区东部偏暖变为长江以南(北)偏冷(暖);次年夏季降水由全国大部分地区偏多变为长江以南(北)偏少(多),气温由全国大部分地区相关不显著变为黄河以南大部分地区显著偏暖.在IOD负位相年,中国夏季气候异常的特征与IOD正位相年相反.在20世纪70年代末的大尺度年代际气候转犁前后,与IOD相关的东亚大气环流异常特征明显不同.在IOD发展阶段,在70年代末以前,印度夏季风和南海季风偏强,副热带高压势力偏弱,导致中国华南大部分地区降水偏少,华北西部以及内蒙古中部等地降水偏多;70年代末以后,东亚大陆中纬度为弱的东风距平,导致新疆北部降水偏少,气温偏高,华南降水偏多.在IOD次年夏季,70年代末以前,华南、河套以及四川等地盛行偏南气流,降水偏多;70年代末以后,南亚高压和西太平洋副高偏西偏强,华南、江南降水偏少.     

The Connection between the Sea Surface Height Anomaly Preceding the Indian Ocean Dipole and Summer Rainfall in China

The sea surface height anomaly(SSHA) signals leading the fall Indian Ocean Dipole(IOD) are investigated. The results suggest that, prior to the IOD by one year, a positive SSHA emerges over the western-central tropical Pacific(WCTP), which peaks during winter(January-February-March, JFM), persists into late spring and early summer(April-May-June, AMJ), and becomes weakened later on. An SSHA index, referred as to SSHA_WCTP, is defined as the averaged SSHA over the WCTP during JFM. The index is not only significantly positively correlated with the following-fall(September-October-November, SON) IOD index, but also is higher than the autocorrelation of the IOD index crossing the two different seasons. The connection of SSHA_ WCTP with following-summer rainfall in China is then explored. The results suggest that higher(lower) SSHA_ WCTP corresponds to increased(reduced) rainfall over southern coastal China, along with suppressed(increased) rainfall over the middle–lower reaches of the Yangtze River, North China, and the Xinjiang region of northwestern China. Mechanistically, following the preceding-winter higher(lower) SSHA_WCTP, the South Asia High and the Western Pacific Subtropical High are weakened(intensified), which results in the East Asian summer monsoon weakening(intensifying). Finally, the connection between SSHA_WCTP and El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO) is analyzed. Despite a significant correlation, SSHA_WCTP is more closely connected with summer rainfall. This implies that the SSHA_WCTP index in the preceding winter is a more effective predictor of summer rainfall in comparison with ENSO.     

2004年夏季经向型雨带及其与印度洋偶极模异常海温的关系

针对2004年夏季降水为南北向雨带分布的异常特点,利用NCEP/NCAR再分析资料对可能造成2004年准经向降水分布的海温场、高度场及水汽输送特征进行了分析,并与夏季降水呈纬向分布的2003年进行了比对.分析结果表明,2004年夏季西太平洋副热带高压偏北、偏东,中国大陆中纬度地区东部为异常偏东水汽输送,西部为异常偏西的水汽输送,东、西风在110°E形成南北向交界,有利于形成南北经向型的水汽辐合和降水分布.而在2003年夏季,西太平洋副热带高压偏南、偏西,在长江以南形成稳定的带状副高,有利于雨带长时间稳定在副高北侧的淮河流域,同时中国大陆35°N以南地区为异常偏西水汽输送,以北地区为异常偏东的水汽输送,正、负异常纬向风形成东西向交界,有利于形成东西纬向型的水汽辐合和带状降水分布.对海温状况的分析发现,虽然2003年和2004年太平洋异常海温信号较弱,但印度洋和中国大陆近海海温却有明显的差异,2004年夏季西北太平洋异常海温北高南低,西印度洋海温异常偏冷,赤道热带印度洋海温呈东暖西冷的偶极模负相位特征.而在2003年淮河强降水发生同期,西北太平洋异常海温南高北低,西印度洋海温异常偏暖,赤道热带印度洋海温呈东冷西暖的偶极模正相位特征.因此,印度洋异常海温偶极模的不同相位可能是造成2003、2004年中国夏季降水不同雨带分布型的重要原因.利用中国160个代表站1950～1999的降水资料,进一步分析了印度洋偶极模不同相位异常海温对中国夏季降水的影响,结果发现,印度洋偶极模正相位有利于中国南方降水的西移和北方降水的东进,趋向于形成东西纬向型降水分布; 而印度洋偶极模负相位有利于中国南方降水的东退和北方降水的西移,趋向于形成南北经向型降水分布.     

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).     

IOD对ENSO影响中国夏季降水和气温的干扰作用

使用NCEP/NCAR再分析资料研究了"单纯"ENSO事件、"单纯"IOD事件以及有IOD事件伴随发生的ENSO事件对中国夏季降水和气温的影响.结果表明:"单纯"ENSO事件、"单纯"IOD事件对中国夏季降水和气温均有显著影响,当El Nino年有正IOD事件同时发生时,我国北方地区水汽增加,华北降水偏少现象得到抑制,我国大陆气温有所上升;当La Nina年有负IOD事件同时发生时,北方地区的水汽减少,不利于华北地区的降水,我国大陆气温有所下降.     

印度洋偶极子和华西秋雨的关系

利用统计方法对印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)与华西秋雨的关系进行分析。结果发现:(1)相对于IOD的季节锁相特征,华西秋雨与印度洋偶极子指数(Indian Ocean Dipole Index,IODI)相关性也呈现相应的变化特征:春、夏季正相关发展、范围扩大;秋季稳定且正相关性较高,与夏季时滞相关较为一致;前期冬季减弱并呈反相关关系。(2)对印度洋偶极子时期异常环流场、水汽场以及射出长波辐射(Outgoing Longwave Radiation,OLR)场特征分析发现,IOD正位相年,500 h Pa高度场距平在冬、春季为负异常,春、秋季西太平洋副热带高压偏强、偏北,且夏季华西区域受中层异常浅槽的西南气流影响,850 h Pa经向风合成在冬、春季以负异常为主,夏、秋季转为正异常,且华西区域秋季为异常气旋性环流控制,赤道印度洋低空东风异常,这些异常环流都利于华西区域降水偏多,并对偶极子的延续起到作用。(3)正位相年,冬、春季华西大部区域为水汽辐散区,夏、秋季四川东北部及黔渝大部为水汽辐合区,水汽输送依靠孟湾西南气流和西太平洋副热带高压外围的偏东气流完成。(4)对应于印度洋海温正(负)异常,秋季华西区域上空的热状况异常分布将使其大气对流增强(减弱)。因此,夏季IOD异常位相为华西秋雨预报提供了一个有用的前期信号,而秋季IOD正位相则对华西秋雨的发生发展起到较好的延续作用。     

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。     

印度洋偶极子与热带太平洋海洋表面温度异常多时间尺度相互作用初析

本文利用交叉谱方法, 将印度洋偶极子 (简称IOD) 与ENSO的相关关系分解到不同的时间尺度上来分析, 进而通过对海气耦合过程的初步分析, 讨论了不同时间尺度上IOD与ENSO的相互作用。结果表明, IOD与ENSO在准1～2年、 准3年、 准4年等三个时间尺度上存在显著相关, 同时, IOD还存在一个独立于ENSO的模态, 主要表现在准8个月时间尺度上。从海气相互作用的角度看, 在与ENSO相关的三个特征时间尺度上, IOD年际变率主要通过引发热带印度洋纬向风异常并且东传到太平洋, 从而引起热带中东太平洋海温的年际变率。与ENSO相对独立的IOD模态则没有类似的纬向风异常东传过程。此外, 在上述四个不同时间尺度上, 产生IOD变率的印度洋海气耦合过程不尽相同, 各具特点。     

热带印度洋次表层偶极子模态及其1997/1998年过程诊断分析研究

利用EOF分解及相关统计方法研究了热带印度洋400m以上的次表层海温异常并对1997/1998年热带印度洋偶极子事件过程进行诊断分析研究。结果表明:热带印度洋次表层400m以上的部分海温距平最大是在100m左右的深度, 就整个热带印度洋而言, 自20世纪80年代以来, 次表层60m以上出现了变暖的趋势, 而80m以下则出现了降温的趋势。同时在热带印度洋次表层80m深度存在着比海表更强的偶极子模态。1997/1998年发生在印度洋海表东冷西暖型的偶极子事件, 是东印度洋次表层的海温正距平西传的结果, 而海温正距平的西传与热带印度洋上东风异常有关, 其物理机制是东风异常激发的Rossby波的作用。