北方涛动同北半球温带大气环流的遥相关(二)——季节变化

在以前工作的基础上,本文进一步分析了各个季节北方涛动和与其相联系的北太平洋海温同北半球温带大气环流遥相关的特征,并与南方涛动和赤道太平洋海温的结果进行了比较,发现它们同北半球温带大气环流的遥相关,不仅具有很强的地区性,而且具有明显的季节变化。 冬季,北方涛动和北太平洋海温与PNA型相关非常明显,且比南方涛动和赤道太平洋海温的更密切。除PNA型外,北方涛动还同500hPa高度的亚洲-北美(ANA)流型有联系。 夏季,PNA遥相关型的表现仍然非常清楚,但位置较冬季偏酉和偏北,并在北美西海岸具有特殊的分叉现象。     

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。     

大气的遥相关现象

大气中的遥相关现象是指空间距离相隔数千公里以上的两个地点气象要素之间存在显著的相关性。用以分析遥相关的气象要素有海平面气压、降水、气温和等压面位势高度等。半世纪初发现的三大涛动:南方涛动(SO)、北太平洋涛动(NPO)和北太西洋涛动(NAO)都是典型的遥相关现象。美国气象工作者发现的与美冷冬相联系的太平洋/北美环流型(PNA)是另一个典型的遥相关现象。它反映了东太平洋槽和北美东岸槽与加拿大西部脊之间的关联。我国天气     

我国东部夏季极端降水与北太平洋海温的遥相关研究

采用1951—1998年我国东部(105°E以东)59个站点夏季大雨及以上降水量资料与北太平洋海温场资料,借助于SVD分析方法,逐季分析我国东部极端降水与北太平洋海温及南方涛动指数的遥相关,进而检测影响我国东部地区极端降水空间分布的海温关键区和南方涛动及其显著季节(月份)。结果表明,我国东部夏季极端降水与同期太平洋SST的遥相关主要在太平洋130～170°E,5～25°N之间海域;Ni-no区域SST与次年夏季极端降水的相关主要表现在与华东地区的正相关;黑潮海域及加利福尼亚海流区春季SST与我国东部夏季极端降水呈明显的负相关;冬季太平洋SST与我国东部夏季极端降水的遥相关主要表现在,赤道东太平洋、黑潮海域的冬季海温与华东地区、河套地区降水的正相关;我国东部夏季极端降水与前一年秋季Nino区海温为负相关,与西太平洋海温为正相关。     

PNA流型的年际变化及温、热带太平洋海温的作用

本文分析了PNA型环流的年际变化和影响因子,发现它存在两种优势周期振荡:一种是3—5年的振荡,另一种是10年左右的振荡.研究表明,前者与赤道太平洋海温的主要振荡周期相对应(同相关系),后者与北太平洋海温的主要振荡周期一致(反相关系).揭示了PNA型环流的变化与北太平洋海温比与赤道太平洋海温具有更密切的联系.并且由于北太平洋海温影响的频带与赤道太平洋海温的不同,它的作用有时与赤道太平洋海温的同相,有时则反相,使得ENSO与太平洋-北美地区大气环流和气候异常的关系变得复杂化.指出当考虑北太平洋海温的共同作用后     

北太平洋海平面气压场变化与海温的关系

利用SVD（singular value decomposition）方法分析了1948年1月—2002年12月北太平洋海平面气压场与海温的关系。结果表明,SVD第1对异类相关分布型反映出,当东北太平洋副热带高压加强（减弱）时,Namias海区海温升高（降低）,而加利福尼亚海流区海温降低（升高）。SVD第2对异类相关分布型表明,当阿留申低压加深、北太平洋副热带地区气压升高时,黑潮暖流区海温升高,而北太平洋高、低纬海温降低;反之亦然。时滞相关表明,北太平洋大气环流异常超前海温1个月的相关最好,海温变化对大气环流异常分布型具有维持作用。NCAR CCSM3模拟结果很好地验证了上述结论,即在海气相互作用过程中,东北太平洋副热带高压和NPO（North Pacific Oscillation）与北太平洋海温存在密切联系。     

长江中下游旱涝的环流型与赤道东太平洋海温遥相关波列特征

根据长江中下游地区夏季旱涝年前期冬、春季北太平洋海温分布特征进行分析研究 ,提出了影响区域性旱涝的海温“强信号”概念 ;探讨了北半球大气环流结构对赤道东太平洋海温异常响应问题 ,并研究了东太平洋海温与北半球夏、春季高度偏差场季尺度相关偏差场波列结构相关特征。研究结果表明 ,赤道东太平洋海温异常可能通过低纬walker环流引起赤道西太平洋区域性大气异常运动 ,从而产生遥响应环流型 ,形成类似PNA遥相关“大圆波列”。此类遥响应特征在西太平洋区域表现出与副热带高压、西风槽、阻塞高压等相关的系统的准定常经向波列。研究结果还表明此类经向波列结构描述了中高纬地区系统对低纬异常海温遥响应的动力学特征。应用 1997～ 1998年冬季实际海温资料 ,并在赤道中东太平洋地区引入实际海温异常的敏感性试验 ,较成功地模拟了 1998年夏季长江流域洪涝的降水分布特征。文中从统计、动力分析和数值模拟综合分析方法揭示出由前期东太平洋海温异常引起的大气环流变异 ,构成中国长江流域旱涝的物理图像及其动力学模型。     

北大西洋年际变率的海气耦合模式模拟II：热带太平洋强迫

利用一个全球海气耦合模式(BCM),结合观测资料,讨论了热带太平洋强迫对北大西洋年际气候变率的影响。研究表明,BCM能够相对合理地模拟赤道太平洋的年际变率模态及相应的海温距平型和大气遥相关型,尽管其准3年的振荡周期过于规则。来自数值模式和观测上的证据都表明,北大西洋冬季海温的主导性变率模态,即自北而南出现的“- -”的海温距平型,受到来自热带太平洋强迫的显著影响,其正位相与赤道中东太平洋冷事件相对应。换言之,赤道太平洋暖事件的发生,在太平洋-北美沿岸激发出PNA遥相关型,进而通过在北大西洋产生类似NAO负位相的气压距平型,削弱本来与NAO正位相直接联系的三核型海温距平。北大西洋三核型海温距平对热带太平洋强迫的响应,要滞后2—3个月的时间。     

北大西洋年际变率的海气耦合模式模拟Ⅱ:热带太平洋强迫

利用一个全球海气耦合模式(BCM),结合观测资料,讨论了热带太平洋强迫对北大西洋年际气候变率的影响.研究表明,BCM能够相对合理地模拟赤道太平洋的年际变率模态及相应的海温距平型和大气遥相关型,尽管其准3年的振荡周期过于规则.来自数值模式和观测上的证据都表明,北大西洋冬季海温的主导性变率模态,即自北而南出现的"-+-"的海温距平型,受到来自热带太平洋强迫的显著影响,其正位相与赤道中东太平洋冷事件相对应.换言之,赤道太平洋暖事件的发生,在太平洋-北美沿岸激发出PNA遥相关型,进而通过在北大西洋产生类似NAO负位相的气压距平型,削弱本来与NAO正位相直接联系的三核型海温距平.北大西洋三核型海温距平对热带太平洋强迫的响应,要滞后2-3个月的时间.     

全球海洋蒸发量年代际变化归因：动力因子分析

本文基于动力调整方法,利用客观分析海气通量（OAFlux）资料研究了1958～2016年全球海洋蒸发量变化及其动力作用和辐射强迫分量的变化,发现海洋蒸发量及其动力作用分量具有一致性年代际变化特征,特别是在20世纪70年代及90年代末期存在明显的年代际转折。进一步分析发现:主要动力因子有太平洋—北美遥相关型（PNA）、北极涛动（AO）、北大西洋涛动（NAO）、厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）和阿留申低压（AL）,并受到太平洋年代际振荡（PDO）的影响,其中,1970年代末期的转折与PNA、PDO、ENSO和AL密切相关,而1990年代末期的转折还与NAO变化有关。动力作用分量的前六个模态解释方差达到67.5%,其中,低纬北太平洋和印度洋蒸发异常主要与海表温度（SST）及其引起的环流异常有关,南太平洋、中纬北太平洋和北大西洋蒸发异常与环流异常直接相关。ENSO与PDO在全球海洋蒸发量上的影响要大于NAO。单因子相关分析发现南方涛动指数（SOI）、NAO和PDO与海洋蒸发年代际变化密切相关。总体来说,动力作用分量在海洋蒸发的年代际变化中起主导作用,其中,以ENSO、NAO和PDO的影响最大。     

Year-to-Year and interdecadal variability in the activity of intraseasonal fluctuations in the Northern Hemisphere wintertime circulation

Summary Interannual variability in the activity of fluctuations with subseasonal time scales is investigated based upon observed data of the extratropical Northern Hemisphere circulation over the recent 38 winters. Their activity is represented in the root mean square (RMS) field of filtered geopotential height in which the fluctuations with time scales between 10 days and a season are retained. The singular value decomposition (SVD) was applied to the covariance matrix between the seasonal mean and RMS fields for the 500-hPa height.The leading SVD mode for the north Pacific represents the strong relationship between the polarity of the Pacific/North American (PNA) pattern in the seasonal-mean anomalies and the amplitude of a meridionally-oriented dipole-like oscillation within the season. It tends to be more active when the seasonal-mean jet stream is strongly diffluent over the central Pacific than when the jet is extended zonally across the Pacific. The leading SVD mode for the north Atlantic is indicative of stronger intraseasonal fluctuations near Greenland in the presence of anticyclonic seasonal-mean anomalies associated with the North Atlantic Oscillation (NAO).The intraseasonal variability in the extratropics is strongly correlated with the underlying sea surface temperature (SST) anomalies, and that in the north Pacific also exhibits significant but rather weak correlation with SST anomalies in the equatorial Pacific. The activity of the atmospheric intraseasonal fluctuations is found to be modulated in accordance with interdecadal variability in the seasonal-mean circulation and SST.On leave from Department of Earth & Planetary Physics, University of Tokyo.With 12 Figures     

1980—1989年全球1000 hPa高度距平3—5年尺度演变

80年代发生了两次较强的El Ni?o事件。本文利用 ECMWF的月平均资料，分析了1980—1989年期间1000 hPa高度距平3—5年尺度的全球演变特征。发现了南北半球主要正负距平的演变既有驻波特征，又有传播波特征。南半球正负距平的变化与南方涛动相联系，而北半球正负距平的变化与北方涛动相联系。二者既互相独立，又互相配合。它们在80年代两次ENSO过程的演变中都起着重要作用。特别是1982／1983和1986／1987年El Ni?o事件发生前，分别有明显负距平沿南、北太平洋副热带自西部移向东部，使南     

加利福尼亚附近的海温强迫及其与北太平洋年代际振荡的可能联系

本文利用1958～2018年期间海表面温度（SST）异常和湍流热通量异常变化的关系,探讨了其与北太平洋年代际振荡（PDO）相关的年际和年代际时间尺度上在不同海域的海气相互作用特征。结果表明:在年际尺度上,黑潮—亲潮延伸区（KOE）表现为显著大气强迫海洋,赤道中东太平洋表现为显著海洋强迫大气;在年代际尺度上,PDO北中心表现为大气强迫海洋,加利福尼亚附近则表现为显著海洋强迫大气。进一步分析表明:加利福尼亚附近区域是北太平洋准12年振荡的关键区域之一,与PDO准十年的周期类似,加利福尼亚附近的冷（暖）海温对应其上有反气旋（气旋）型环流,赤道中太平洋海水上翻和北太平洋东部副热带区域经向风应力的变化是北太平洋准12年振荡的另外两个重要环节。     

STUDY ON THE QUASI-FOUR YEAR OSCILLATION OF AIR-SEA INTERACTION

Complex Singular Value Decomposition(CSVD)analysis technique was applied to study theQuasi Four year Oscillation(QFO)of air sea interaction and its coupled pattern evolution duringdifferent phases.Results show that:(1)CSVD method can better reveal phase relation betweentwo physical fields:(2)Not only northerly anomalies from Northern Hemisphere but alsosoutherly anomalies from Southern Hemisphere contribute to EI Nino.They converge in westernequatorial Pacific,leading to outburst of strong equatorial westerly anomalies,and result in strongEl Nino event onset:(3)An abnormal subtropical anticyclone circulation appears overnorthwestern Pacific while El Nino developing.It favors transitions from the warm SST(EINino)to the cold SST(La Nina),just as the tropical westerly anomalies produced by abnormalcyclone during a decaying La Nina.which encourage the development of El Nino:(4)Thewesterly anomalies in equatorial Pacific are mainly induced by eastward abnormal subtropicalcyclone pairs,which are located in north and south Pacific respectively,and are not the eastwardwesterly anomalies from equatorial Indian Ocean.     

STUDY ON THE QUASI-FOUR YEAR OSCILLATION OF AIR-SEA INTERACTION*

Complex Singular Value Decomposition(CSVD)analysis technique was applied to study the Quasi Four year Oscillation(QFO)of air sea interaction and its coupled pattern evolution during different phases.Results show that:(1)CSVD method can better reveal phase relation between two physical fields:(2)Not only northerly anomalies from Northern Hemisphere but also southerly anomalies from Southern Hemisphere contribute to EI Nino.They converge in western equatorial Pacific,leading to outburst of strong equatorial westerly anomalies,and result in strong El Nino event onset:(3)An abnormal subtropical anticyclone circulation appears over northwestern Pacific while El Nino developing.It favors transitions from the warm SST(EINino)to the cold SST(La Nina),just as the tropical westerly anomalies produced by abnormal cyclone during a decaying La Nina.which encourage the development of El Nino:(4)The westerly anomalies in equatorial Pacific are mainly induced by eastward abnormal subtropical cyclone pairs,which are located in north and south Pacific respectively,and are not the eastward westerly anomalies from equatorial Indian Ocean.     

The Southern Oscillation / Northern Oscillation Cycle Associated with Sea Surface Temperature in the Equatorial Pacific

This paper analyzed the time evolution of the global 1000 hPa height anomalies related to the sea surface temperature (SST) in the eastern equatorial Pacific by using ECMWF data in the period 1979-1988, in which two Pacific warm events, 1982/83 and 1986/787, are included. It is found that there are distinct evidences of eastward propagation of alternate positive / negative height anomalies not only in the tropical South Pacific but also in the tropical North Pacific. The former is associated with the Southern Oscillation (SO) and the latter is associated with the so-called Northern Oscillation (NO).It is noteworthy that the alternate positive / negative anomaly centers associated with SO and NO can be traced back to the middle and higher latitudes of the South Indian Ocean and the East Asian continent respectively, which may be significant for the understanding of the causes and mechanism of SO and NO and for the monitoring of ENSO.Furthermore, these evolution processes have a strong symmetry about the