从有效位能变化来分析ElNino的年代际变化

利用近50a的美国Maryland大学全球海洋同化分析资料和NCEP全球大气再分析资料，分析了与ElNino相联系的热带太平洋有效位能（APE）的时空演变过程，从有效位能变化角度揭示了50年来ElNino的年代际变化特征。结果表明，热带太平洋ElNino年代际变化特征主要表现为在20世纪70年代末期以前与其后的显著不同。在有效位能异常变化的振幅和频率方面，20世纪70年代末期以后，振荡的振幅显著增,大直频率变慢。在有效位能异常变化的振幅和频率方面，70年代末期以前，ElNino事件的先兆是有效位能先在热带西太平洋异常积累，然后这些积累的有效位能沿赤道快速向东传播并释放能量，使得东太平洋出现能量的异常，东太平洋的有效位能减少，产生ElNino事件；70年代末期以后，ElNino事件的建立没有表现异常的有效位能在热带西太平洋的积累，其建立表现为赤道中太平洋直接出现的局地有效位能的异常，然后表现为不稳定海气耦合模态增幅性地缓慢向东传播，使得东太平洋的有效位能减少，发生ElNino事件。     

1960—2009年中国年降水量的年际及年代际变化特征

利用1960-2009年中国台站降水量资料,揭示了全国、区域年降水量变化的多时间尺度的复杂结构和地区性差异,并根据年代际周期对未来降水量变化的贡献进行了预估。我国北方年降水量年际变化较强,年际变化对年降水量的贡献较大;南方年降水量年际变化相对较弱,年际变化对降水量的贡献较小,东北和西北地区年降水量的年代际变化较强,年代际变化明显,且同位相;其他地区年降水量年代际变化相对较弱。我国东北、西北、华南、青藏高原、西南地区年降水量的年代际变率对年降水量的贡献目前处于下降阶段,未来5-10年年代际变化的贡献可能继续呈下降趋势;长江中下游地区年降水量的年代际变率对年降水量的贡献目前处于上升阶段,未来5-10年年代际变化的贡献可能继续呈上升趋势。     

东北地区夏季干旱的年际—年代际变化特征

利用国家气候中心提供的1951—2012年160个标准站的逐月降水和温度资料,计算了表征东北地区干旱的SPEI指数,并对该指数进行EMSD分解,研究了东北地区干旱的年际—年代际变化特征。结果表明,东北地区夏季干旱年际—年代际变化特征明显,年际变化中具有显著的准2 a、准5 a和准7 a振荡周期;年代际变化中则具有显著的准17 a和22 a振荡周期。进一步分析发现,1975—1984年和1994—2008年为相对干旱阶段,其中1994—2008年旱情比较严重,1953—1975年、1984—1994年以及2009—2012年为相对湿润阶段。Mann-Kendal检验结果表明,东北地区夏季旱涝突变发生在1975年和1994年。     

南亚高压的年际和年代际变化

利用1958～1998年NCEP/NCAR再分析月平均100 hPa高度场和风场资料， 依据大气环流观测事实及天气学原理，较客观地定义了描述南亚高压活动的特征参数， 然后对南亚高压的年际及年代际变化特征进行了系统的诊断分析。发现北半球中低纬 100 hPa环流异常具有空间整体性和时间持续性，即北半球中低纬100 hPa环流同时加 强或同时减弱，并且其整体异常具有明显的年代际变化。南亚高压面积和强度的变化 存在3.8年的振荡周期，与ENSO的循环周期一致。南亚高压的中心和脊线在夏季较为稳 定，较大的年际差异出现在春季。高压面积和强度的年际变化最明显，并且面积大、 强度强的年份往往与El Niao年相对应。南亚高压的位置和强度还存 在明显的年代际变化，自1978年以后，冬半年南亚高压脊线南移，中心东移，面积增大， 强度增强，夏半年南亚高压的位置变化不很明显，但是面积和强度也增大增强。这种年代 际异常与低层大气系统及赤道太平洋海温的年代际异常一致。南亚高压强度距平与热带 海洋SSTA密切相关，与印度洋海区的同期相关最好。南亚高压强度异常对印度洋SSTA的 响应时间为0～5个月，对赤道中东太平洋SSTA的响应时间为4～6个月。南亚高压明显的 年际和年代际变化特征表明，可将南亚高压看作气候系统中大气子系统异常的强信号， 通过分析南亚高压的年际及年代际异常可以更直接地研究和预测区域气候异常。     

西北地区东部降水量年际和年代际变化的若干特征

在西北地区东部,降水量具有清楚的年代际变化;90年代以来,干旱区域的面积扩大,强度加强,并向东南方向推移,显示出干旱化的趋向.     

中国西部冬季降水年际与年代际变化的水汽输送差异

中国西部地区是著名的气候脆弱区,降水的多寡对其影响十分巨大。尤其是在全球变暖的背景下,西部地区的增暖、增湿异常显著,随之而来的西部地区气候变化也越来越受到关注。本研究主要分析了中国西部地区冬季降水的时空变化特征,结果表明:该地区冬季降水的最主要模态具有全区一致变化的特点,并且在20世纪80年代中期出现了一次显著的年代际突变,突变之后中国西部地区冬季降水明显增多。大气环流和水汽输送的分析结果显示,引起西部地区冬季降水年际和年代际变化的因子有着明显的差异。其中西风带水汽输送是影响西部地区冬季降水年代际变化的主要原因;而影响西部地区冬季降水年际变化的水汽则主要来自于阿拉伯海西南向的水汽输送;而且在不同年代际背景下,影响中国西部地区冬季降水的主要水汽输送通道是一致的。这些说明西部降水的预测必须要分不同时间尺度进行研究,短期气候预测需要综合考虑年际变化、年代际变化以及气候长期变化背景才会更为合理和可行。另外,西部降水年际变化因子在不同年代际背景下的稳定性,为建立该地区持续稳定的年际预测模型奠定了科学基础。     

全球海气系统年际和年代际变化的时空特征分析

本文利用从1950－1998年共计49年的马里兰（Maryland）大学全球海洋同化分析资料和NCEP全球大气再分析资料，分析了全球海气系统年际和年代际变化的主要时空特征，结果表明：1）全球上层海洋年际变化的主要模态是位于热带太平洋的ENSO模态，海洋年代际变化的最显著区域为南半球高纬度及中纬度海洋特别是赤道以外区域的热带东太平洋和大西洋；2）全球大气年际和年代际变化都主要位于中高纬度地区尤其是两极地区，在年际时间尺度上，气温异常和气压异常没有明显的对应关系，但在年代际时间尺度上，气温增暖（变冷）常常伴随着气压的降低（升高）；3）在年际时间尺度上，发生在中高纬度陆地地区的大气年际变化和主要发生热带海洋上层海洋年际变化没有一致性的内在联系，前者主要表现为大气的内部（浑沌）变化，而后者主要为热带海气相互作用产生的ENSO变化；4）在年代际时间尺度上，全球海洋大气系统大约在70年代前后，均一致性地经历了一次跃变，其结果是导致80年代以来，全球大范围地区（尤其是两极和西伯利亚地区）气温明显偏暖，赤道两侧的热带东太平洋、北美和南美西海岸、及非洲西海岸等海域海表面温度偏高，伴随着这种全球大范围背景增暖现象，青藏高原北部和格陵兰岛区域气温具有变冷的趋势，而南半球高纬度海域海表温度也表现为降低。     

1951—2013年我国冬季气温年代际变化与PDO的关系

利用我国160个测站1951—2013年冬季月平均气温资料和1951—2016年间冬季太平洋年代际振荡(PDO：Pacific Decadal Oscillation)指数资料,分析了两者在年际和年代际时间尺度上的相关关系,探讨了PDO对我国冬季气温影响的可能物理过程。结果发现：PDO与我国冬季气温年际变化不显著;在冬季期间,PDO对我国气温的影响是滞后的;PDO与我国冬季气温年代际变化存在密切关系,当PDO处于年代际正(负)位相时,我国气温普遍偏高(低);PDO年代际分量对我国的影响机制为：当PDO指数位于年代际正(负)位相时段,海平面气压场上西伯利亚高压减弱(增强),500 hPa高度场东亚大槽强度减弱(增强),200 hPa纬向风场东亚北支急流减弱(增强),这些都有利于我国冬季气温偏高(低)。     

季风湿润区冬季水汽收支年际及年代际变化特征

采用1958—2007年NCEP/NCAR再分析资料和我国160站降水资料,对东亚大陆季风湿润区冬季的水汽收支变化与大气环流和我国降水异常特征的关系进行研究。结果表明:冬季水汽收支时间序列表现出明显的长期气候变化趋势。挑选的水汽收支高、低值年不仅能够指示季风湿润区经向风的异常变化,还能够指示东亚冬季风的强弱和降水的异常变化。高值年,蒙古冷高压和阿留申低压偏弱,对流层低层为异常偏南风,整层为异常逆时针环流,30°N以南的辐合和上升运动强,大气水分收入增多,降水增加;低值年则相反。差值合成的异常降水量中心值可达40 mm以上,差值合成的水汽异常输入主要集中在600~900 hPa。合成的经向水汽收支占净收支变化的91.3%,纬向上相差较小。季风湿润区南、北区域的水汽收支及降水的差异明显,纬向的收入支出对此差异贡献较大。水汽收支的年代际特征,不仅能够指示水汽输送的强弱及从海洋输入水汽的多少,还能够指示季风湿润区降水的变化,且差值合成的异常降水量最大可达30 mm以上。     

广东大尺度大气水汽汇的年际及年代际变化特征

用1958～2004年实测降雨量和NCEP／NCAR再分析资料,分析了广东地区大尺度水汽汇的年际和年代际变化特征及其与水汽通量变化的关系。结果表明,气候平均而言,广东春夏季大气向地面输送较多水资源,秋季地气间相互交换的水分相当,冬季由地面向大气输送较多的水资源。四季和年水汽汇的年际分量方差贡献均占主导地位,秋、冬季水汽汇的年际分量有约3年的显著周期。除了显著的年际分量外,冬、春季和年水汽汇的年代际分量方差贡献也较显著,占总方差的40％以上,以30多年的长周期变化为主,目前正处于由正位相向负位相转变的过渡期,预示今后广东有偏旱趋势。广东冬春季水汽汇的异常有显著的同相关系。另外,夏、秋季水汽汇的年代际分量有10～15年的显著周期。广东各季大气水汽汇偏强（弱）是由于从热带低纬输送到南海北部至华南地区的水汽增强（减弱）,并伴随着水汽通量的辐合的增强（减弱）造成,但各季水汽通量异常分布型是有差别的。     

El Nino事件的概率预测研究

根据19８５４－１９９３年期间的ＥlNino事件资料序列，通过正态性，独立性等统计检验，确定序列的性质，利用Ｍarkov随机过程和一阶自回归建立预测模式，给出了下次发生ＥlNino事件的时间可能在２００２年前后，２００１年发生的概率为４４％，２００２年发生的概率为６１％。     

1976／1977年与1982／1983年ElNino事件的大气海洋特征

根据ＮＭＣ客观分析资料进行诊断分析,揭示了１９７６／１９７７年及１９８２／１９８３年两次ＥｌＮｉｎｏ事件发生,发展的显著差异。１９７６／１９７７年事件前期东亚为弱冬季风,而１９８２／１９８３年事件前期东亚为强冬季风。     

CHARACTERISTICS OF THE NORTHERN HEMISPHERE 500hPa DIABATIC HEAT FLOW FIELD IN YEARS OF EL NINO AND ANTI-EL NINO

In this paper,by using spectral method,the monthly-and seasonal-scale atmospheric diabatic heat flow(ADHF)departure fields are diagnosed in the period of 1964—1985 with 6 El Nino years and 6 anti-El Nino years over theNorthern hemisphere(NH).The results show that El Nino phenomena have pronounced influence on the ADHF depar-ture fields.The response of atmosphere exhibits a preferred arrangement of organizing positive and negative departurecenters at low,middle and high latitudes.In anti-El Nino years,the response has the same forms as in El Nino years,but departure centers are opposite in phase.Furthermore,ADHF departure shows low-frequency oscillation in El Ninoyears and anti-El Nino years.The center of difference in departure between El Nino and anti-El Nino years displays abi-monthly oscillation.Finally,through air-sea correlation analysis,it is pointed out that the SST anomaly is the most important cause forADHF anomaly.     

ANOMALIES OF THE BACKGROUND CIRCULATION OF THE IAP GCM MODEL ATMOSPHERE IN AN EL NINO YEAR

Analysis is performed of the May-September mean circulation,referred to as the background circulationhereinafter,in the IAP(Institute of Atmospheric Physics,Academia Sinica)GCM model atmosphere,It is foundthat in an El Nino year there occur anomalies in a set of major systems,e.g.,Southetm Oscillation,Walker andHadley circulations,the western Pacific subtropical high and ITCZ,2nd in large-scale precipitation,with theirhappening dominantly in the Northern Hemisphere tropical and subtropical latitudes in the western Pacific.These results that are in rough agreement with the analyz(?)d actual observations demonstrate the applicabilities ofthe model to the study of low-latitude circulations.     

厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与西北太平洋台风活动

用统计相关和典型年合成方法分析了厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与西北太平洋台风活动的关系，指出厄尔尼诺年台风活动减少，反厄尔尼诺年台风活动增加，而且台风活动与厄尔尼诺、反厄尔尼诺事件起始和终止时间、强度、台风生成区域有关。利用厄尔尼诺和反厄尔尼诺年台风活动频数的统计特征，及台风频数与海温等要素的时滞相关关系，为台风频数的预测提供了有益的信息。还应用奇异值分解方法，分析了高度场和海温场的相关关系。结果表明，厄尔尼诺年海气耦合作用将造成不利于台风发展的环流条件，因此台风偏少，反厄尔尼诺年则出现相反的情况。     

厄尼诺与东亚暖冬的数值模拟

应用全球大气环流谱模式(ECHAM3),根据实际观测的海面温度资料,从1979年1月1日长期积分至1992年。模拟了厄尼诺年的东亚暧冬和弱冬季风现象。对于模拟的结果进行了初步讨论。     

STUDY ON AIR-SEA HEAT EXCHANGE MECHANISM IN EL NINO AND LA NINA EVENTS

2°×2° mean monthly COADS grid data in 1974 and 1987 of E1 Nino and La Nina years are used to compute thesensible and latent heat fluxes,the net longwave radiation,the incident solar radiation and heat budget on the tropicalPacific surface(30°S—30°N).The difference of the heat budget between El Nino and La Nina mainly occurred on theequatorial ocean surface,especially the water area west of Ecuador and Peru.During El Nino,the sensible and latentheat exchange increased,the net longwave radiation and incident solar radiation decreased and the net gain(loss) of heatreduced(increased) on the ocean surface.During La Nina,the circumstances were opposite.Finally an ideal model ofair-sea heat exchange mechanism for the El Nino-La Nina cycle is summarized. Key words:El Nino,La Nina,air-sea heat exchange,COADS grid data     

A FURTHER STUDY ON INTERACTION BETWEEN ANOMALOUS WINTER MONSOON IN EAST ASIA AND EL NINO

The interaction between anomalous winter monsoon in East Asia and El Nino is further stud-ied in this paper.The new results still more proved a previous conclusion:there are clear interac-tions between El Nino and winter monsoon in East Asia.The continual westerly burst andstronger cumulus convection over the equatorial central-western Pacific caused by stronger wintermonsoon in East Asia can respectively excite anomalous oceanic Kelvin wave and stronger atmo-spheric intraseasonal oscillation in the tropics,then excite the El Nino event through air-sea inter-action.In El Nino winter,there are warmer and weaker winter monsoons in East Asia.The El Ni-no will still reduce the intensity of intraseasonal oscillation and leads it to be barotropic structure.     

A STUDY OF CLIMATOLOGICAL ASPECTS OF FLOW FIELD AND HEAT EXCHANGE ON TROPICAL PACIFIC SURFACE IN THE EL NINO AND LA NINA EVENTS

In this paper, based on the 2°× 2° grid data COADS from 1950—1987 the flow field and heatexchange anomalies on the tropical (11°S—11°N, 120°E—80°W) Pacific surface (TPS) are studiedin El Nino and La Nina events. During E1 Nino, the zonal pressure gradient and the trade windsdecrease on the TPS, the tropical convergence strengthens on the TPS, especially on the centralTPS, the sensible and latent heat exchanges increase, the net longwave radiation and incident solarradiation decrease and the net gain (loss) of heat reduces (increases) on the central and easternTPS. During La Nina the results turn out the contrary. Finally, two feedback mechanisms whichinclude the dynamic, thermal and hydrological processes during E1 Nino and La Nina are summa-rized and a conceptive model for El Nino-La Nina cycle is given.