印度洋海盆增暖及ENSO对西北太平洋热带气旋活动的影响

本文主要分析1950～2010年间印度洋海盆增暖和西北太平洋热带气旋(TC)活动的关系, 并与ENSO对西北太平洋TC活动的影响相比较, 结果表明:印度洋海盆异常增暖与西北太平洋地区总TC生成年频数尤其是弱TC相关较好, 印度洋海盆异常增暖, 西北太平洋地区为异常的反气旋, 对流抑制, 降水偏少, 不利于TC的生成, 反之亦然。而ENSO对西北太平洋热带气旋的影响, 主要体现在对强TC的年生成频数的影响, El Ni?o 发展年, 季风槽加深东伸, TC生成位置偏东, 由于TC在海洋上的生命史较长, TC的平均强度偏强, 因而强TC年生成频数偏多;La Ni?a发展年, 季风槽较浅, TC生成位置偏西, TC的平均强度偏弱, 强TC年生成频数偏少。但是ENSO指数与强TC年频数的相关有着年代际的变化, 在1950～1969年和1990～2009年间, ENSO指数和强TC年频数相关很好, 分别为0.532和0.687, 而在1970～1989这二十年间, 两者相关很弱, 只有0.081。     

ENSO与西北太平洋强TC相关关系年代际变化研究

利用美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC),中国气象局(China Meteorological Administration,CMA)上海台风所,日本气象厅(Japan Meteorological Agency,JMA)的台风最佳路径资料以及美国NCAR/NCEP再分析资料等,深入研究厄尔尼诺—南方涛动(El Ni1o-Southern Oscillation,ENSO)与西北太平洋强热带气旋(Tropical Cyclone,TC),即1 min最大风速大于等于114 kn相关关系的变化。结果表明,ENSO与热带西北太平洋(Western North Pacific,WNP)强TC频数之间的相关关系存在明显年代际变化。在1960—1971年期间(前一阶段),强TC年频数与Ni1o3. 4(11月—次年1月平均)相关性较弱;而在1983—2014年期间(后一阶段)两者的相关性则为强的正相关。并且强TC的年频数、生命史以及生成位置在后一阶段El Ni1o和La Ni1a年之间的差异相比前一阶段都有明显的增大。进一步分析发现:热带太平洋海温异常(Sea Surface Temperature Anomaly,SSTA)的西移是造成后一阶段Ni1o3. 4指数与强TC年频数相关性提高的关键因素。在后一阶段的El Ni1o(La Ni1a)年,SSTA的西移使得WNP东南象限的相对湿度明显增加(减少),从而有利于(不利于) TC在此象限生成。又因为位于东南象限的TC比较容易发展成强TC,因此导致后一阶段的El Ni1o(La Ni1a)年有更多(更少)的强TC在西北太平洋的东南象限生成。     

太平洋年代际振荡冷、暖背景下ENSO循环的特征

利用英国气象局哈德莱中心的月平均海温距平资料、美国Scripps海洋研究所联合环境分析中心(JEDAC)的海表和次表层海温观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了太平洋年代际振荡(PDO)不同背景下ENSO循环的特征.结果表明,PDO为ENSO循环提供了一个年代际气候背景,在PDO的暖位相时期,El Nino事件发生的频率较高,强度较强;反之,在PDO的冷位相时期,La Nina事件发生的频率较高,强度较强.而且在不同的太平洋年代际振荡背景下,ENSO循环表现出不同的特征.在PDO冷位相时期,发生El Nino(La Nina)事件时,正(负)的SOTA从西太平洋沿温跃层向东传播,正(负)的SSTA从赤道东太平洋向西扩展到中太平洋,ENSO事件先在赤道东太平洋爆发.在PDO的暖位相时期,发生El Nino(La Nina)事件时,正(负)的SOTA首先出现在赤道中太平洋,然后沿温跃层向东传播,正(负)的SSTA从赤道中太平洋向东扩展到东太平洋,ENSO事件首先在中太平洋爆发.这为ENSO预测提供了新的线索.     

热带对流活动及其与ENSO关系的非线性特征

用非线性主成分分析方法和NCAR／NCEP长波辐射资料（OLR）,研究了热带对流异常及其与ENSO的关系。结果表明热带对流活动在时空上呈现出明显的非线性特征,它是热带对流活动对ENSO的非线性响应;热带对流异常的强度在E1 Nino时期比在La Nina时期强,且异常的中心位置偏东,表现出明显的时空上的不对称性。     

两类ENSO背景下中国东部夏季降水的环流特征及关键系统

利用全国160站逐月降水资料、74项环流指数、HadISST月平均海温资料以及NCEP/NCAR月平均再分析资料,对比分析了两类ENSO事件衰减阶段中国东部夏季降水及相应大气环流的差异,并探讨其可能成因。结果表明:1)EP型El Ni?o(La Ni?a)事件次年夏季,中国东部降水由北至南呈正负正(负正负)的三极型反相分布;CP型El Ni?o(La Ni?a)事件次年夏季,中国东部降水由北至南呈正负(负正)的偶极型反相分布;2)El Ni?o事件次年夏季,西北太平洋副热带高压(以下简称西太副高)及南亚高压均偏强,EP型西太副高偏西、南亚高压偏东,CP型西太副高范围更大、强度更强;La Ni?a事件次年夏季,西太副高及南亚高压强度偏弱,CP型强于EP型但弱于气候平均;3)El Ni?o事件期间西北太平洋上存在异常反气旋,EP型位置偏南,强度更强,持续时间更长,CP型位置偏北,范围更大;La Ni?a事件期间,西北太平洋区域至中国东南部存在异常气旋,EP型异常气旋的强度及范围均不及CP型;4)两类El Ni?o事件期间异常反气旋的差异可能与印度洋海盆增暖及太平洋海温持续性偏冷有关;两类La Ni?a事件期间异常气旋的差异可能由赤道西太平洋海温持续偏暖造成。     

北半球冬季风暴轴与ENSO循环的关系及其能量平衡特征

利用欧洲中期天气预报中心的再分析资料,分析了北半球冬季对流层上层300 hPa面上风暴轴与ENSO循环的关系以及风暴轴的能量平衡特征.研究表明,由于El Nino年北太平洋的哈德莱环流增强,导致北太平洋西风急流向赤道和向东伸展,进而引起了北太平洋风暴轴的增强并向赤道和向东伸展;而La Nina年事件期间情形正好相反.在北大西洋,El Nino年其西风急流中心最大值有所减小,但整个西风急流区域有所扩大并向西和向赤道伸展,相应北大西洋风暴轴强度在El Nino年也有所减弱并向西和向赤道方向伸展;La Nina事件的情形正好相反.能量分析表明,斜压转换的正值中心位于风暴轴及其上游区域.在El Nino年,北太平洋斜压转换的正值中心向赤道和向下游伸展,而北大西洋斜压转换的正值中心向赤道和向西伸展,这与北太平洋风暴轴和北大西洋风暴的变化趋势是一致的.行星尺度扰动对斜压转换的贡献比天气尺度扰动的贡献要小,而行星尺度-天气尺度扰动的相互作用项对斜压转换的贡献更小.研究还表明,能量正压转换的正中心化于风暴轴的上游,负中心位于风暴轴区域.相对于La Nina年,El Nino年北太平洋东部的正压转换负值中心偏北,北美的正值中心位置偏南,而北大西洋的负值中心强度减弱范围变小.这些变化与从La Nina年剑El Nino年北太平洋和北大西洋风暴轴的变化是一致的.在能量的正压转换过程中,天气尺度扰动的贡献要大于行星尺度扰动,而行星尺度-天气尺度扰动的相互作用项的贡献更小.     

广东省寒潮、强冷空气的气候特征及与ENSO的关系

本文对影响广东的寒潮、强冷空气与ENSO的关系进行了分析，结果表明：寒潮和强冷空气活动多的年份一般出现在中等或强的El Nina期间。寒潮和强冷空气活动少的年份容易出现在La Nina期间，而较难出现在El Nina期间。     

ENSO对印度洋偶极子非对称性的影响及机制研究北大核心

利用海表温度再分析资料、NCEP/NCAR大气环流再分析资料以及MPI-ESM1-2-LR气候模式PI-Control试验输出数据等,通过对不同强度的厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)事件所对应的印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole, IOD)事件的分析,探讨了ENSO对IOD偏度的调制作用。结果表明,伴随着赤道中东太平洋明显的正海温偏度,秋季印度洋海表温度存在西正东负的偏度。IOD与ENSO之间呈现出较强的非线性关系,且大部分强的正IOD事件对应着强El Nino事件。强El Nino位相下,IOD事件相关的海温与风场表现出很强的响应,强于La Nina事件产生的响应,表现为强的非对称性;相比较而言,弱El Nino事件与La Nina事件下引起的印度洋海温和风场的强度相当,并没有显著的非对称性。因此,ENSO可通过激发非对称的大气遥相关对IOD强度非对称性产生调制作用,印度洋海表温度偏度很大程度上是由强El Nino事件导致的强正IOD事件所贡献。     

Influence of Intraseasonal Oscillation on the Asymmetric Decays of El Ni?o and La Ni?a

Warm and cold phases of El Nino–Southern Oscillation (ENSO) exhibit a significant asymmetry in their decay speed. To explore the physical mechanism responsible for this asymmetric decay speed, the asymmetric features of anomalous sea surface temperature (SST) and atmospheric circulation over the tropical Western Pacific (WP) in El Nino and La Nina mature-to-decay phases are analyzed. It is found that the interannual standard deviations of outgoing longwave radiation and 850 hPa zonal wind anomalies over the equatorial WP during El Nino (La Nina) mature-to-decay phases are much stronger (weaker) than the intraseasonal standard deviations. It seems that the weakened (enhanced) intraseasonal oscillation during El Nino (La Nina) tends to favor a stronger (weaker) interannual variation of the atmospheric wind, resulting in asymmetric equatorial WP zonal wind anomalies in El Nino and La Nina decay phases. Numerical experiments demonstrate that such asymmetric zonal wind stress anomalies during El Nino and La Nina decay phases can lead to an asymmetric decay speed of SST anomalies in the central-eastern equatorial Pacific through stimulating di erent equatorial Kelvin waves. The largest negative anomaly over the Nino3 region caused by the zonal wind stress anomalies during El Nino can be threefold greater than the positive Nino3 SSTA anomalies during La Nina, indicating that the stronger zonal wind stress anomalies over the equatorial WP play an important role in the faster decay speed during El Nino.     

西北太平洋与南海热带气旋活动季节变化的差异及可能原因

利用1945~2011年美国联合台风预警中心(JTWC)西北太平洋热带气旋资料,研究了南海(5°N~25°N,110°E~120°E)与西北太平洋(5°N~25°N,120°E~180°)热带气旋生成位置、生成频数、强度和持续时间的季节变化差异及其成因。从热带气旋路径穿越经度带频数的角度,探讨了ENSO对气旋活动年际变化的影响。结果表明,南海热带气旋活动显著地受季风调控。在南海冬季风作用下,1~4月热带气旋生成于10°N以南且频数较少、强度较弱,这主要是低层气旋式相对涡度和弱东风切变区偏南造成的。相反,受夏季风影响,6~9月是热带气旋生成最多、最频繁的季节,大都生成于南海北部17°N附近。在5月(10月)的季节转换期,生成位置大幅度北进(南撤)且生成频数显著增加(减少),取决于风速垂直切变及中层的相对湿度的急剧转变。11、12月两海域热带气旋生成于10°N以南主要归因于其上空中层大气相对湿度较北部偏大。在西北太平洋,热带气旋生成的季节变化没有南海显著,只在7月有一次明显的变化,7~10月是热带气旋活动的"盛期"。在强度上,西北太平洋大部分区域全年均为弱东风切变,因此热带气旋以台风为主且持续时间长;但南海多为热带风暴。ENSO事件使得不同季节热带气旋生成区域和气旋路径地理位置发生显著变化。在El Nio事件期间,穿越南海所在经度带路径频数为负距平,而西北太平洋经度带为正距平;在La Nia事件期间,情况相反。     

HHT新技术及其对ENSO的诊断

年际及年代际时间变率是当代气候研究的重要问题之一。通过对近百年Nino3区月平均海面温度（SST）资料做HHT多时间尺度分析，结果表明：SST的变化包含了7个不同时间尺度的准周期振荡和一个世纪尺度的气候态，SST的主周期发生了一次显著的变化：1891-1943年主周期是准2a，1944-2002年的主周期是3～4a；分析不同模态对ENSO事件的作用表明：3～4a和6～8a分量决定了ENSO事件发生，具有相位锁定的作用，而其余尺度上的分量起着振幅和持续时间的调制作用；近百年来，冷、暖气候态变化对ENSO的冷、暖事件的影响并不显著；一些研究认为的1977年以来的“暖态有利于ENSO暖事件发生”的主要原因是：准18～20a、40a和平均气候态三个时间尺度振荡的共同作用在1977-2002年期间呈强暖相位的缘故。自20世纪90年代末期，这三个尺度的共同作用在暖相位的振幅显著的减弱，对ENSO暖事件的影响可能会减小，这在ENSO的预报中应该引起注意。     

新疆雨季降水量的小波分析及其与ENSO的响应关系

采用新疆地区1954—2006年14个气象站的系列资料,通过小波分析的方法,分析了新疆53a(1954—2006年)雨季降水的周期变化;用t检验分析了强ENSO对新疆雨季降水的响应关系。结果表明,新疆雨季降水周期变化与ENSO周期变化相比具有明显的滞后性;新疆大部分地区雨季降水与ENSO关系显著。     

广东防区内热带气旋与ENSO的关系

为探讨ENSO与广东防区内的热带气旋的关系,利用统计方法对1950～2003年期间进入广东防区的热带气旋的累计气旋能量ACE变量和其它变量与ENSO的关系进行了分析,发现在年的尺度上进入广东防区的热带气旋对ENSO的响应很弱,但在6～8月表现出与Ni（n）o3, 4指数的正相关,在10月份表现出明显的负相关.热带气旋的强度、数量、时间等在10月份都与Ni（n）o3, 4指数表现出明显的负相关,即在拉尼娜出现当年的10月份热带气旋趋向于数量增多,强风暴的生命史增长,影响时间较长,强风暴强度也趋向更强,破坏力增大;而在厄尔尼诺年,热带气旋趋向于数量减少,强风暴的生命史缩短,影响时间较短,强风暴会趋向减弱,破坏力会减低.这里ACE变量很好地反映了广东防区内热带气旋与ENSO的这种关系.     

ENSO冷暖事件与郑州地区汛期气候异常关系

利用1951～2000年郑州站汛期气温和降水资料,分析了ENSO冷暖事件与郑州地区汛期气候异常的关系.结果发现ENSO冷暖事件对郑州地区汛期降水和气温均有较大影响,对降水异常的影响更显著.暖事件出现当年,郑州地区汛期易出现降水异常偏少,次年则易出现降水异常偏多;冷事件出现当年,郑州地区汛期降水易出现异常偏多,次年降水出现异常的几率较小.     

ENSO对中国夏季降水可预测性变化的研究

众多研究表明,ENSO对东亚夏季风尤其是中国夏季降水存在很大影响,已成为中国夏季降水首要的预测因子。传统的预测模型认为,当前期ENSO为暖位相状态时,夏季中国主要雨带位置偏南,长江流域降水偏多;反之,当前期ENSO为冷位相状态时,夏季中国主要雨带位置偏北,长江流域降水偏少。基于1951—2003年中国160站月平均降水资料和同时段的NOAA ERSST海表温度资料,讨论了中国夏季降水和前冬Nino3区海温关系的年代际变化。分析结果显示,近20年来二者相关性已大大衰减。作为中国夏季降水的主要预测指标,ENSO的指示意义也相应减弱。在1951—1974年,依据前冬Nino3区SSTA预测夏季降水符号准确率在67%以上的站数有43站,但在1980—2003年,同样准确率的站数只有15站。在前一个研究时段,这43站呈区域性分布于东北地区、黄河和长江流域,但后一个研究时段内的15站分布分散,不利于区域性预测。相关分析结果表明,在20世纪70年代中期之前,当前冬赤道东太平洋海温偏高时,华北和江南南部的多数测站夏季降水偏多,淮河流域降水偏少,同时梅雨开始偏晚。反之,当前冬赤道东太平洋海温偏低时,华北和江南南部夏季降水易偏少,淮河流域降水则偏多,同时梅雨开始偏早。但在20世纪80年代之后,上述对应关系较难成立。因此,在汛期预测业务中参考ENSO的作用时必须充分考虑年代际背景的差异。     

夏季南亚高压年际变化及其与ENSO的关系

采用1948～2006年NCEP/NCAR月平均再分析资料, 探讨了夏季南亚高压年际变化及其与ENSO事件的关系, 结果表明: 在ENSO事件暖 (冷) 位相衰减期的夏季, 印度洋和亚洲大陆南侧海温为正 (负) 异常, 对应热带印度洋地区低层为上升 (下沉) 气流而其东侧西太平洋和西侧非洲西部为下沉 (上升) 气流的异常纬向环流, 低层850 hPa上从西太平洋到非洲赤道南北两侧依次各存在一异常反气旋－气旋－反气旋(气旋－反气旋－气旋)环流, 高层200 hPa异常流场的分布与850 hPa基本相反, 使得南亚高压强度发生显著变化, 强度增强 (减弱）、面积扩大 (缩小）、东西向扩展 (收缩）、 脊线北侧气压梯度增大 (减小）、南侧气压梯度减小 (增大)。     

热带印度洋海温异常不同模态对南海夏季风爆发的可能影响

热带印度洋海温异常两种主要的模态分别是春季最强的全区一致型海温变化和秋季发展成熟的东西反位相偶极型模态, 本文主要分析了这两种海温模态对当年南海夏季风爆发的不同影响机制。对热带印度洋全区一致增暖和变冷年份的合成分析表明: 热带印度洋的增暖 (变冷) 通过海气相互作用激发印度洋－西太平洋异常的Walker环流圈, 加强 (减弱) 西太平洋副热带高压的强度, 进而有利于南海夏季风爆发的推迟 (提早)。由于热带印度洋全区一致型海温变化滞后响应于前冬ENSO事件, 因此, 作者提出热带印度洋的这种海温模态对维持ENSO对第二年南海夏季风爆发的影响起到了重要的传递作用。作者进一步通过1994年个例研究了热带印度洋偶极型海温模态对南海夏季风爆发的可能影响。1994年的热带印度洋偶极子在初夏就表现出很强的强度, 显著削弱了印度洋的夏季风环流, 尤其是索马里急流和赤道印度洋西风气流的强度。南海上游季风气流的减弱以及热带印度洋异常反气旋的发展阻碍了印度洋西南季风向南海的推进, 从而使得这一年南海夏季风爆发偏晚大约2候。     

广西秋冬季降水变化特征及其影响因子分析

使用多种客观和统计分析方法对近46年广西秋冬季降水的异常变化特征及其影响因子进行了分析,结果表明：以ENSO事件为代表的赤道太平洋地区热力振荡是广西地区秋季降水年际变化的主要影响因子;而太阳活动的周期变化是该区域秋冬季降水年代际变化的关键性影响因素。     

热带太平洋海气耦合过程对印度洋年际变化的影响

利用中等复杂程度的2.5层海洋模式和大气环流模式ECHAM4组成的海气耦合模式,模拟分析了热带太平洋和印度洋的气候变化以及年际变化特征。该模式较好地模拟了ENSO现象的空间分布及其不规则的周期变化特征,以及热带印度洋的主要变化特征。通过数值试验,初步研究了太平洋耦合过程对印度洋年际变化的影响。结果显示,当存在太平洋耦合过程时,模拟的印度洋偶极子(IOD)正(负)事件的发生频率比无太平洋耦合情形时有所减少(增加)。该变化是太平洋耦合变量通过海气耦合过程对印度洋海表面平均风场进行调整,进而引起热带印度洋温跃层深度东西梯度改变的结果。     

东南亚地区年际降水变化及其与ENSO的关系

用Chen等最新创建的全球陆地和海洋的月降水资料（PREC／L和PREC／O），采用加权平均的降水距平指数和旱涝面积指数分别划分1948-2002年东南亚地区年、季的旱涝年，并对划分的旱、涝年进行了旱涝年差异的Monte Carlo检验。研究了东南亚地区降水与ENSO的关系，指出东南亚地区年、秋季和冬季的降水与ENSO事件的关系比较密切，春季降水与其关系稍差一些，夏季与ENSO事件没有明显的联系。研究了东南亚地区旱涝年的分布规律和特征，指出1948-1959年期间除了夏季旱年比涝年多以外，年和春、秋、冬季都是涝年明显多于旱年，60年代年、四季的旱涝相差不多，年和夏季在70年代涝多于旱，春、秋、冬季旱涝相同；1980-1989年是旱年的多发期；1990-2002年期间旱涝年频繁爆发，旱年多于涝年。通过计算东南亚地区年、季的降水趋势系数，得出东南亚地区年、季的降水量大都存在下降趋势，其中年和秋季的下降趋势很明显，春夏两季存在弱的下降趋势，而冬季则有较弱的上升趋势。