ENSO 年冬季北半球平流层大气环流异常特征分析

利用1957-2002年欧洲中心的再分析资料和Hadley气候预测和研究中心的全球海表温度资料,对ENSO年冬季的平流层环流进行了合成分析,分别从暖事件和冷事件年的温度场、高度场和风场,分析研究了平流层大气环流的异常特征.分析结果表明,对应El Ni(n)o年冬季,在赤道东太平洋的温度场、高度场和纬向风场都有由大气低层的正距平转变为平流层负距平的特征;与之相反,在El Ni(n)a年冬季,赤道东太平洋大气低层的负距平到了高层变为正距平.同时,在纬向平均垂直剖面图中, El Ni(n)o年冬季北半球高纬地区从对流层顶到平流层温度场和高度场为正距平,而La Ni(n)na年出现相反的情况.在热带平流层,El Ni(n)o年冬季高空纬向风场在50 hPa到15 hPa左右为负距平,从15 hPa到1 hPa为正距平;而El Ni(n)a年则相反.在El Ni(n)o年冬季100 hPa以上的北半球高纬度地区存在一个类偶极子结构的异常高度场和风场,El Ni(n)o年在极区主要为正距平,El Ni(n)a年在极区主要为负距平.     

ENSO与北半球冬季大气环流异常的年代际关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和CPC(气候预测中心)Nino3-4区海表温度序列,研究了1950/1951-2002/2003年冬季ENSO事件与北半球大气环流的相互关系及其年代际变化.结果表明:北半球大气环流对ENSO事件的响应在1978/1979年有一个明显的跃变.跃变后,低纬中高层大气环流对ENSO事件的响应明显减弱,其中东南亚的减弱最为明显,而低层大气环流对ENSO事件的响应则有所增强;东半球中高纬大气环流异常与ENSO事件关系明显减弱;西半球中高纬大气环流与ENSO事件的关系加强.     

北半球冬季亚澳振荡与亚澳地区气候的关系

再分析资料的EOF结果揭示出,冬季亚澳季风区对流层上层位势高度场存在着南北反相变化的振荡—亚澳振荡（AAD）,并定义亚澳振荡强度指数（AADI）。通过相关和合成分析,结果表明,冬季亚澳振荡与同期北半球冬季亚澳地区天气、气候之间存在显著相关。在年际尺度和年代际尺度上,AAD与同期北半球冬季亚澳地区气温、降水的异常显著相关,在年际信号上叠加年代际信号后,该指数与亚澳地区的气温和降水的相关更为显著。冬季亚澳振荡强年对应着同期冬季鄂霍次克海高压（阿留申低压）,东亚大槽和阿拉斯加脊以及极锋急流偏强;高低纬度之间的经向环流增强,副热带急流偏南偏强。这种关系本质上反映出了亚澳季风系统不仅是海陆温差的产物,也受到对流层上层温度南北差异的强迫。     

南极涛动和北半球大气环流异常的联系

使用ECMWF逐日再分析资料分析研究了北半球冬季南极涛动和北半球大气环流异常之间的联系。资料的分析结果表明, 南极涛动和滞后其25～40天位于北大西洋地区的一个弱的类似于北大西洋涛动 (North Atlantic Oscillation, 简称NAO) 的偶极子模态, 以及伴随这一偶极子模态而出现的北半球中纬度纬向风异常之间存在着统计上的联系。处于正 (负) 位相的南极涛动对应着滞后25～40天后, 北大西洋高纬极区出现位势高度负 (正) 异常, 副热带大西洋出现位势高度正 (负) 异常; 同时, 在北半球中高纬度地区(45°N～65°N) 出现西 (东) 风异常, 中低纬度地区(25°N～40°N)出现东 (西) 风异常。文中也对资料分析结果进行了简单的动力学分析, 表明与南极涛动相联系的涡动动量异常是驱动北半球纬向平均纬向风异常的主要原因。     

ENSO与北半球冬季大气环流异常年代际关系的数值模拟

利用NCAR/CCM3大气环流模式,模拟不同海温背景场强迫下,北半球冬季大气环流对ENSO事件的响应。结果表明,模式能够模拟出不同海温背景场下,北半球冬季大气环流对ENSO事件的不同响应,模拟结果与诊断结果基本一致。在20世纪70年代末之后的平均海温背景场强迫下,El Nio对阿留申低压的加强作用比70年代末之前更明显,而ENSO暖位相对蒙古高压的作用则由70年代末之前的轻微减弱变为明显加强。虽然70年代末以后ENSO事件的强度比70年代末之前有所增大,但ENSO对东亚大槽和东亚冬季风的减弱作用反而不再那么明显;同时在高空风场中,由ENSO激发出的PNA型异常环流在70年代末以后明显加强。     

北半球冬季大气环流低频异常变化特征的研究

本文使用观测的北半球冬季逐年月平均500hPa高度场资料序列,对5种低规变化模态对应的正指数和负指数环流异常的持续性和稳定性特征进行了统计分析和动力学诊断,发现对不同指数的低频变化模态其持续性和稳定性的特征不同,它们之间有内在的动力学关系。最后讨论了这些结果对长期天气预报的意义。     

冬季北半球大气活动中心的环流指数及其应用

利用1850-2009年Hadley气候中心的月平均海平面气压(Sea Level Pressure,SLP)场资料(SLP2r),按统一方法定义和计算了北半球冬季5个大气活动中心(Atmospheric Center of Action,ACA)-冰岛低压(ICelandic Low,LIC)、北大西洋高压(North Atlantic subtropical High,HNA)、蒙古高压(MOngolian High,HMO)、阿留申低压(ALeutian Low,LAL)和北太平洋高压(North Pacific subtropical High,HNP)的160 a季(月)环流指数序列,分析了它们的变化特征及其与我国气候异常的关系。结果表明:1)5个ACA冬季、1月的强度指数P均与面积指数S强正相关,二者不独立,P和位置指数λ_c、φ_c不完全独立。2)HNA、LAL在160 a间和近年来(1950-2009年)均显著增强,HMO在160 a间亦显著增强,而LIC则在近年来显著增强。3)LIC和HNA均经历了弱→强→弱→强的变化过程,强弱转折时段大致相当。HMO强度变化大致可分为三个阶段:1850-1910年偏弱,1910-1940''s中期变化较平缓,1940''s末-2009年偏强。LAL大致上经历了弱→强→弱→强的变化过程,1856-1895年、1945-1973年偏弱,1895-1945年、1973-2009年偏强。HNP的阶段性变化不明显。4)影响中国冬季气候及异常的ACA主要是HMO,在HMO强年,全国(除西南地区外)冬季气温偏低,四川和华北局部地区降水偏多;其次是位于上游的LIC、HNA,在LIC、HNA强年,我国"三北"部分地区气温偏高;而LAL、HNP对中国气候异常的影响则相对弱。     

冬季西太平洋遥相关型的环流结构特征及其与我国冬季气温和降水的关系

用近55 a资料研究了冬季西太平洋遥相关型(WP)异常环流特征及其与我国冬季天气气候的关系。结果表明:冬季西太平洋遥相关型与我国冬季天气气候关系密切。高指数年500 hPa高度场亚洲大陆上空中高纬为负高度异常,中纬度西风偏强,环流呈纬向型,对应海平面气压场上西伯利亚高压偏弱,东亚冬季风偏弱;低指数年情况相反。冬季西太平洋遥相关指数与我国冬季气温和降水存在显著的大范围正相关,与气温的高相关区为我国东部、南部沿海及西南地区所形成的U型区域,而与降水的高相关区则主要分布在我国东部地区。     

冬季积雪的异常分布型及其与冬、夏大气环流的耦合关系

采用 ECMWF1 979～ 1 993年 2 .5°× 2 .5°的网格点积雪深度资料 ,研究了较为细致的积雪异常的空间分布特征 ,揭示了欧亚大陆冬季积雪的异常空间分布型 ;并采用 SVD方法研究了冬季积雪的异常分布型与冬、夏大气环流的耦合关系。结果表明 :欧亚大陆冬季积雪深度存在典型的异常空间分布型 ;积雪的异常分布型与冬、夏大气环流之间均存在一定的耦合关系。冬季积雪的异常分布型与大气 EU遥相关型存在明显的同时性相互作用 ,大气 EU遥相关型有利于冬季积雪异常分布型的出现和维持 ,而积雪异常分布型对大气 EU遥相关型的发生起一定的作用 ,进而对冬季风活动产生影响。冬季积雪的这种异常分布型与夏季大气环流 ,尤其是东亚地区的夏季大气环流 ,也存在一定的联系。积雪异常分布型可以通过影响副热带高压的南北进退 ,对东亚季风及中国夏季雨带产生影响。     

热带西太平洋海温变化及其与赤道东太平洋海温变化的关系

利用１９５１－１９８８年１０°Ｓ－５０°Ｎ太平洋的ＳＳＴ资料对热带西太平洋海表温度的变化及其与赤道东太平洋海表温度变化的关系进行了分析，发现热带西太平洋ＳＳＴ存在准两年周期的变化。这种变化与ＥＮＳＯ活动相联系：Ｅｌ Ｎｉｎｏ年的ＳＳＴ距平值位于谷值；反Ｅｌ Ｎｉｎｏ年的ＳＳＴ距平值位于峰值。热带西太平洋与赤道东太平洋的ＳＳＴ变化存在弱的反相关关系。两者间存在位相差，前者的变化比后者超前几个月甚至１     

海温场与副热带高压及山东夏季降水关系分析

通过海温场，西太平洋副热带高压和山东夏季降水相互关系的统计分析，揭示了海温场对山东降水产生影响的天气学机理。为利用海温场制作山东夏季降水预报提供了依据。     

热带西太平洋、印度洋海表温度与欧亚500hPa高度关系

用奇异值分解方法,对热带西太平洋和印度洋海表温度距平与欧亚500hPa高度距平进行分析,揭示了它们相互关系的事实。表明在它们相互作用的过程中,存在成对的典型空间分布,相应每对分布的时间系数同期相关较高。     

北太平洋中纬度地区冬半年海温变化特征分析

本文用相关分析的方法,讨论了引起北太平洋中纬度地区冬半年月平均海温变化的两类过程。第一类过程是通过海洋向大气的潜热、感热输送,引起海洋混合层中热贮存量的变化。第二类过程发生在海洋内部。分析表明,这两类过程对海温变化都有比较重要的作用。      

南太平洋6—8月SST异常的主要模态及其与ENSO和SAM的联系

利用1951—2006年NCEP/NCAR再分析资料,采用EOF分析方法提取了南太平洋6—8月SST异常变化的两个主要模态,结果表明:EOF1主要反映了ENSO信息,EOF2与南半球环状模(SAM)存在关联。EOF1以年际时间尺度变化为主,EOF2的周期接近于年代变化。EOF1的时间序列与同期Ni?o3指数存在显著相关,EOF2的时间序列与3—5月SAM指数存在显著相关。分析EOF1、EOF2与我国夏季降水的相关场,得出6—8月南太平洋SST出现西低东高型分布的年份我国华北地区夏季降水偏少,出现西高东低型分布的年份则降水偏多。3—5月出现中纬度和赤道东太平洋SST异常偏低,而赤道中太平洋SST异常偏高分布型的年份,我国江南地区夏季降水偏多;出现相反的分布型则降水偏少。     

INTERRELATION BETWEEN EAST-ASIAN WINTER MONSOON AND INDIAN/PACIFIC SST WITH THE INTERDECADAL VARIATION

Investigated statistically is the interrelation between East Asian winter monsoon(EAWM)and SST over sensitive areas of the Indian and Pacific Oceans.with focus on the relation of EAWMto strong ENSO signal area.i.e.,the equatorial eastern Pacific(EEP)SST.Evidence suggeststhat the EAWM variation is intimately associated not only with the EEP SST but with theequatorial western Pacific“warm pool”and equatorial Indian/northwestern Pacific Kuroshio SSTas well:the EAWM and ENSO interact strongly with each other on the interannual time scales,exhibiting pronounced interdecadal variation mainly under the joint effect of the monsoon QBO andthe monsoon/SST background field features on an interdecadal basis—when both fields are in thesame phase(anti-phase).strong EAWM contributes to EEP SST rise(drop)in the followingwinter,corresponding to a warm(cold)ENSO cycle;the EAWM QBO causes ENSO cycle to bestrong phase-locked with seasonal variation,making the EEP SST rise lasting from April—May toMay—June of the next year,which plays an important role in maintaining a warm ENSO phase.     

冬季风异常年份的环流特征及其与华南前汛期降水的关系

本文分析了1963—1982年资料,研究了冬季风异常年份的环流特征及其与华南初夏降水的关系。结果表明:冬季风强年,500百帕西太平洋副高偏弱,亚洲西风环流弱,东亚槽南伸,200百帕115°E西风急流强而偏北。冬季风弱年的环流特征与此相反。强冬季风年后期环流演变特点,中高纬度环流逐渐向夏季型过渡,而副热带环流则变化强烈。弱冬季风年后期中高纬度环流在2月下旬至3月上旬有一个反复的过程,副热带环流则是逐步增强北上的。强冬季风年初夏500百帕西太平洋副高较正常年偏强,位置偏北,西脊点偏东,100百帕南亚高压偏西,华南及珠江三角洲前汛期降水偏少。弱冬季风年初夏环流特点与此相反,华南及珠江三角洲前汛期降水偏多。      

1986年冬季热带西太平洋区域性大气总能量收支

本文采用中美海-气合作考察第一次航程(1986.1.9—15,2.1—14)和若干站点的海洋气象资料,计算了热带西太平洋不同区域的大气湿静力能量的水平输送和局地变化、大气非绝热加热诸分量以及各区域海面与大气的热交换项。分析指出,在考察期间热带西太平洋上空,西部区是大气能量水平输送的能汇区,而东、中部区则反之。同时,热带西太平洋上空大气和海洋下垫面是个热源区,尤以西部区最为明显。由此可知,热带西太平洋大气能量收支具有明显的区域性差异,其西部区是较强的大气和海洋下垫面的热源区域,是热量、能量积存最多的地区。