亚洲季风与ENSO循环的相互作用

ＥＮＳＯ事件对亚洲季风有很大影响,特别是对东亚夏季风环流有较大影响。许多观测事实表明,在ＥＮＳＯ事件处于发展阶段的夏季,江淮流域往往发生洪涝,黄河流域往往发生干旱,东北地区往往发生冷夏。本研究利用观测资料分析了亚洲季风对ＥＮＳＯ事件发生的影响。分析结果表明,在ＥＮＳＯ事件发生前,在热带太平洋上空对流层下层有明显的西风异常;这个西风异常将会加强东传暖Ｋｅｌｖｉｎ波和西传冷Ｒｏｓｓｂｙ波,为ＥＮＳＯ循环提供必要的赤道海洋波动条件;并且这个西风异常与东亚季风区西风异常向南传播有密切关系。通过遥相关分析表明,东亚季风西风异常的南传是通过欧亚型遥相关的波列来实现。通过分析,本研究提出一种亚洲季风与ＥＮＳＯ循环相互作用的物理图像。     

关于季风动力学以及季风与ENSO循环相互作用的研究

季风和ENSO是影响亚洲和中国气候变化的两大系统,随着气候动力学研究的深入,国内外学者对季风及其与ENSO循环相互作用的研究取得了很大进展.作者回顾了近年来国内外关于季风动力学以及季风与ENSO循环相互作用的研究进展,主要综述了中国学者关于亚洲季风的认识与表述的深化,特别是对于季风的特征、系统性和年循环现象的认识.还回顾了中国关于亚洲季风的季内、年际和年代际变化、亚洲季风与ENSO循环相互作用等方面的研究进展.此外,还提出在季风动力学以及季风与ENSO循环相互作用方面需进一步研究的问题.     

关于亚洲季风与ENSO循环相互作用研究最近的进展

综述和回顾了最近6年我国在实施国际气候变化与可预测性研究计划(CLIVAR)中在季风与ENSO循环相互作用方面的研究成果.特别是回顾了ENSO循环对东亚和我国降水、水汽输送、季风环流、西太平洋副热带高压的影响,以及亚洲季风对ENSO循环的动力作用和ENSO循环的物理机制等的研究成果,并且,还回顾了关于季风与ENSO循环相互作用的数值模拟和可预测性的研究成果.同时指出今后在此领域急待研究的一些问题.     

ENSO对亚洲夏季风异常和我国夏季降水的影响

首先对ＥＮＳＯ过程中亚洲夏季风环流的变化进行了诊断分析，结果表明在Ｅｌ Ｎｉｎｏ事件和ＬａＮｉｎａ事件中亚洲夏季风系统各成员均发生不同程度的变化，甚至出现相反的变异特征。其中，对我国东部地区夏季降水进行了ＥＯＦ分析，并在此基础上分析了赤道太平洋ＳＳ－ＴＡ对我国东部地区夏季降水影响的区域和程度，该影响与ＥＮＳＯ循环的发展阶段密切相关，且在长江中下游地区和华南地区最为显著。     

ENSO对东亚夏季风强度的影响

夏季风的形成和强弱变化是季风问题中的一个重要方面。本文使用１９５１￣１９９２年的海平面气压（ＳＬＰ）和太平洋海表温度（ＳＳＴ）资料,地东亚夏季负强度指数进行研究,试探讨其与ＥＮＳＯ间的联系。结果表明,厄尔尼诺当年,东亚季风偏弱,次年夏季风偏强;反厄尔尼诺年反之。     

正在变弱的印度季风和ENSO相关关系

对 140a历史资料的分析表明 :ELNino 南方涛动 (ENSO)与印度夏季风的反相关关系 (暖ENSO事件产生弱季风 )在近 10a来已经破坏了。有 2种可能原因。首先 ,与ENSO事件相关的瓦克环流向东南移可能导致了印度地区下沉气流减弱 ,因而有利于加强季风。另外 ,冬春季欧亚大陆地面温度升高———这是中纬度大陆变暖趋势的一部分 ,可能有利于加强陆地—海洋热力梯度 ,因而导致强季风的爆发。这就增加了这样一种可能性 :即近 1 0a来欧亚大陆变暖有助于维持正常水平的季风降水 ,尽管在这期间发生了强ENSO事件     

ENSO及其对亚洲季风和我国气候变化影响的研究

ＥＮＳＯ及其对亚洲季风和我国气候变化影响的研究是当今气候研究中的重要问题，本文总结了作者在《气候动力学和气候预测方法研究》项目中有关专题“大洋，尤其ＥＮＳＯ和西太平洋暖池对东亚大气环流和我国气候影响”的研究工作，主要分三方面：１，ＥＮＳＯ是多时空尺度海气相互作用的结果－ＥＮＳＯ形成机理的研究；２．ＭＥＮＳＯ对我国东亚季风和我国气候影响，３，ＥＮＳＯ及其对我国气候影响的可预报性和预报试验。     

ENSO对其后东亚季风活动影响的GCM模拟研究

将１～３月赤道东太平洋海表水温距平（ＳＳＴＡ）引入大气环流模式,模拟研究了ＥＮＳＯ（厄尔尼诺和拉尼娜）对其后东亚季风活动的影响。结果表明,由于ＳＳＴＡ在大气中强迫激发出了大气低频振荡,使得ＥＮＳＯ对其后的东亚季风活动仍有明显影响。厄尔尼诺之后的夏季,西太平洋副热带高压偏强偏北且西伸明显,中国东部降水偏少,尤其是华北地区;厄尔尼诺之后的冬季,东亚大槽偏深,冬季风偏强。拉尼娜之后的夏季,中国长江下游为异常副热带高压单体控制,江淮流域雨量偏少;拉尼娜之后的冬季,东亚大槽偏弱,东亚冬季风偏弱。厄尔尼诺的影响比拉尼娜的影响略强,两者的影响并非完全反相。     

季风与ENSO的选择性相互作用:年循环和春季预报障碍的影响

本文主要基于对Webster and Yang（1992）一文的回顾,讨论了年循环在季风和ENSO相互作用中的作用、春季预报障碍（SPB）、Webster-Yang指数（WYI）、以及亚洲夏季风的前期讯号等内容。亚洲季风和ENSO作为全球天气和气候变率的主要来源,它们之间的相互作用存在明显的年变化和季节“锁相”特征:在北半球秋冬季,亚洲季风对流活动最弱,此时ENSO的信号最强;但是到了北半球春季,亚洲季风对流快速爆发,而此时的ENSO信号却迅速衰减。亚洲季风和ENSO位相的错位变化使得热带海—气系统的不稳定性在北半球春季达到最大,此时任意一个微小的扰动都容易快速增长,最终导致基于ENSO的预报技巧减小。亚洲夏季风环流本质上可以看成是大气对副热带地区潜热加热的低频罗斯贝波响应,它具有很强的垂直风切变,这是WYI定义的物理基础。WYI数值越大,代表垂直东风切变越大,即亚洲季风环流增强,反之亦然。利用WYI与前期大气环流场、欧亚雪盖、土壤湿度等物理量进行回归分析,结果表明:当亚洲夏季风增强时,前期冬季和春季,在北印度洋和亚洲副热带地区上空出现东风异常,同时在更高纬度地区伴随出现西风的异常;此外,副热带地区如印度次大陆、中南半岛和东亚的土壤湿度增大;中纬度地区尤其是青藏高原中西部的积雪密度明显减小。这些前期讯号的发现有助于我们构建动力统计模型,进而提高对亚洲夏季风的季节预报水平。     

西南季风强劲江南华南暴雨成灾 东北冷涡活跃东北华北降雨偏多

6月全国平均降水量接近常年同期，平均气温比常年同期偏高。南方暴雨频繁，福建、湖南、贵州等省暴雨洪涝灾害较为严重；西北东部、湖北、重庆、河南、内蒙古等地出现旱情；中东部地区出现大范围持续高温天气；有20多个省（市、区）出现强对流天气，其中河北、浙江、陕西、江西、吉林、山东等省受灾较重；热带气旋杰拉华在广东湛江登陆。     

ENSO对亚洲夏季风环流和中国夏季降水影响的诊断研究

文中以ＳＶＤ分析技术为基础,发展了一种用以提取一个矢量场和一个标量场耦合信号的统计诊断方法——联合ＳＶＤ方法（简记为ＣＳＶＤ）,并运用ＣＳＶＤ分析了ＥＮＳＯ对亚洲季风环流系统及中国夏季降水的年际变化的影响。结果表明,在ＥｌＮｉｎｏ年,印度夏季风减弱,东亚夏季风增强;而在ＬａＮｉｎａ年,印度夏季风增强,东亚夏季风减弱。且ＥＮＳＯ对亚洲夏季风环流影响显著的区域主要在长江流域南北气流交汇区和索马里急流区,而对中国夏季降水影响最显著的区域则在江淮流域。     

青藏高原对亚洲季风平均环流影响的数值试验

利用垂直方向具有９层σ面、水平方向菱形截断波数为１５的全球大气环流谱模式和有、无青藏高原大地形两种情况下１０年积分的模拟结果，研究了青藏高原大地形对亚洲季风平均环流的影响。结果表明：有、无青藏高原大地形，亚洲冬、夏季季风平均环流均存在很大的差异。去除地形，使夏季高层的南亚高压、低层的大陆热低压、副热带高压及冬季的大陆冷高压在位置或强度上发生了改变；地形的有、无决定着冬季东亚大槽的强度；索马里越赤道气流有地形时明显较无地形时强；地形的有无还影响着降水强度和雨带的分布。另外，副热带高压中心及雨带的季节性移动与高原大地形的存在与否亦有很大的关系     

中国东部地区人为气溶胶影响东亚夏季风爆发和推进过程的数值模拟

使用一个高分辨率的公用大气环流模式(CAM5.1)研究我国东部地区人为气溶胶对东亚夏季风爆发和推进过程的影响。结果表明,CAM5.1模式能很好地模拟出南海夏季风爆发前后大尺度环流的季节性转变。南海夏季风在中国东部地区人为气溶胶的影响下提前2候爆发,并且可能是影响1993年后南海夏季风提前爆发的重要原因。人为气溶胶使得低纬度地区的东西风分界线在5月中旬明显向东扩展,南海地区出现显著的西/西南风差值气流,同时赤道纬向西风提前向北增强。人为气溶胶中硫酸盐和黑碳气溶胶含量的季节变化通过改变大气的热力结构,影响我国东部地区大气低层环流场,减弱夏季风前期北上的西南风暖湿气流,而相反地增强了其盛期在华北地区的偏南风分量,造成东亚夏季风北边缘从5月上旬—6月初缓慢北移至长江中下游地区,而后在7月中旬加速向北推进,且到达的最北位置要偏北1个纬度。     

THE TEMPORAL AND SPATIAL CHARACTERISTICS OF MOISTURE BUDGETS OVER ASIAN AND AUSTRALIAN MONSOON REGIONS

Apparent moisture sink and water vapor transport flux are calculated by using NCAR/NCEP reanalyzed daily data for water vapor and wind fields at various levels from 1980 to 1989.With the aid of EOF analysis method,temporal and spatial characteristics of moisture budgets over Asian and Australian monsoon regions are studied.The results show that there is apparent seasonal transition of moistrue sink and water vapor transport between Asian monsoon region and Australian monsoon region.In winter,the Asian monsoon region is a moisture source,in which three cross-equatorial water vapor transport channels in the “continent bridge“,at 80°E and 40°E～50° transport water vapor to the Australian monsoon region and southern Indian Ocean which are moistrue sinks.In summer,Australian Monsoon region anmd southern Indian Ocean are moistrue sources and by the three cross-equatorial transport channels water vapor is transport to the Asian monsoon region which is a moisture sink.In spring and autumn,ITCZ is the main moisture sink and there is no apparent water vapor transport between Asian monsoon region and Australian monsoon region.     

THE TEMPORAL AND SPATIAL CHARACTERISTICS OF MOISTURE BUDGETS OVER ASIAN AND AUSTRALIAN MONSOON REGIONS

Apparent moisture sink and water vapor transport flux are calculated by using NCAR/NCEP reanalyzed daily data for water vapor and wind fields at various levels from 1980 to 1989. With the aid of EOF analysis method, temporal and spatial characteristics of moisture budgets over Asian and Australian monsoon regions are studied. The results show that there is apparent seasonal transition of moisture sink and water vapor transport between Asian monsoon region and Australian monsoon region. In winter, the Asian monsoon region is a moisture source, in which three cross-equatorial water vapor transport channels in the "continent bridge". at 80°E and 40°E ～ 50°E transport water vapor to the Australian monsoon region and southern Indian Ocean which are moisture sinks. In summer, Australian monsoon region and southern Indian Ocean are moisture sources and by the three cross-equatorial transport channels water vapor is transport to the Asian monsoon region which is a moisture sink. In spring and autumn, ITCZ is the main moisture sink and there is no apparent water vapor transport between Asian monsoon region and Australian monsoon region.     

ENSO及其年代际异常对全球及亚洲季风降水影响的数值研究

根据诊断分析结果,利用ＬＡＧＳ改进的Ｌ９Ｒ１５气候谱模式,设计了３个数值试验,讨论了不同的年代际背景下ＥＮＳＯ异常对全球降水,特别是对亚洲季风降水的影响。试验结果表明,在年代际的冷、暖背景下,当出现ＥＮＳＯ事件时,降水响应的异常场在ＥＮＳＯ的不同发展阶段上,表现显著不同。出现这种差异的物理过程可以用与垂直环流相联系的势函数的变化来表示。暖背景下,当ＥＮＳＯ处于发展时期,比冷背景下更容易出现强烈反Ｗａｌｋｅｒ的环流,但在ＥＮＳＯ处于衰减期更容易产生强烈的Ｗａｌｋｅｒ环流,这就意味着暖背景时的ＥＮＳＯ异常对大气影响的幅度更大。     

亚澳季风区水汽收支时空分布特征

用1980～1989年NCEP/NCAR再分析资料计算了亚澳季风区视水汽汇并分析了其水汽收支时空分布特征。结果表明,该研究范围水汽收支的典型空间分布型为南北型,即南半球澳大利亚季风区与北半球亚洲季风区相反的分布形势,而且这种分布形势有明显的季节变化。冬季北半球亚洲季风区为水汽源,110～135 E之间大陆桥附近、80 E附近及40～50 E之间的三支越赤道水汽输送通道将北半球水汽输送到南半球澳大利亚季风区及南印度洋,成为水汽汇,夏季南半球澳大利亚季风区和南印度洋为水汽源,上述三支越赤道水汽输送通道实现与夏季反向的水汽输送,将水汽由南半球输送到北半球亚洲季风区,此时亚洲季风区为水汽汇。春季和秋季赤道辐合带为主要的水汽汇,亚澳季风区无明显越赤道水汽输送。     

THE ANALYSIS OF MECHANISM OF IMPACT OF AEROSOLS ON EAST ASIAN SUMMER MONSOON INDEX AND ONSET

RegCM4.3, a high-resolution regional climate model, which includes five kinds of aerosols(dust, sea salt,sulfate, black carbon and organic carbon), is employed to simulate the East Asian summer monsoon(EASM) from 1995 to 2010 and the simulation data are used to study the possible impact of natural and anthropogenic aerosols on EASM.The results show that the regional climate model can well simulate the EASM and the spatial and temporal distribution of aerosols. The EASM index is reduced by about 5% by the natural and anthropogenic aerosols and the monsoon onset time is also delayed by about a pentad except for Southeast China. The aerosols heat the middle atmosphere through absorbing solar radiation and the air column expands in Southeast China and its offshore areas. As a result, the geopotential height decreases and a cyclonic circulation anomaly is generated in the lower atmosphere. Northerly wind located in the west of cyclonic circulation weakens the low-level southerly wind in the EASM region. Negative surface radiative forcing due to aerosols causes downward motion and an indirect meridional circulation is formed with the low-level northerly wind and high-level southerly wind anomaly in the north of 25° N in the monsoon area, which weakens the vertical circulation of EASM. The summer precipitation of the monsoon region is significantly reduced,especially in North and Southwest China where the value of moisture flux divergence increases.     

THE EFFECTS OF TIBETAN PLATEAU ON THE ANOMALOUS VARIATION OF ASIAN MONSOON IN A COUPLED OCEAN-ATMOSPHERE SYSTEM

Experimental predictions with a hybrid coupled ocean-atmosphere model(L9R15 AGCM-ZCocean model)were performed for the 1986/87 El Nino event and the 1988/89 La Nina event withand without the Tibetan Plateau respectively(called TP FORC and NTP FORC hereinafter).Comparison shows that,to some extent,the existence of the Tibetan Plateau orography weakensor restrains(strengthens or facilitates)the formation of the anomalous circulation of Asianmonsoon during El Nino(La Nina)period.Opposite results are found in the uncoupled AGCMsimulation.