黄河流域秋季降水及环流对ENSO和IOD的响应分析

利用1961-2011年NCEP/NCAR再分析资料和黄河流域54站降水资料,通过讨论印度洋偶极子IOD独立发生时及IOD与ENSO联合发生时黄河流域秋季降水的差异,研究了秋季降水及环流对ENSO和IOD的响应情况.结果表明:1)仅有IOD发生时,其正位相年使得黄河流域的秋季降水相应为正异常.2)当IOD与ENSO伴随出现时,无论IOD是正位相年还是负位相年,只要和El Nino同时发生,黄河流域秋季降水都表现为负异常;和La Ni-na同时发生时,黄河流域秋季降水都表现为正异常.有无ENSO发生,IOD与秋季降水的关系有很大差异.3)欧亚中纬度地区500 hPa高度东高西低距平场形势和850 hPa黄河流域中下游南风距平异常,是黄河流域秋季降水正异常的主要环流成因.4)依据秋季海温与夏季海温相关性,可以把夏季ENSO和IOD异常信号特征作为先兆信号之一来预测秋季降水趋势.     

ENSO背景下印度洋偶极子海温异常对中国冬季降水的影响

利用1950—2009年Hadley环流中心全球月平均海表温度资料、1960—2009年NCEP/NCAR再分析资料以及中国气象局整编的160站降水资料,研究分析了印度洋偶极子(IOD)和太平洋异常海温(ENSO)对中国冬季降水的协同影响和不同作用,通过对比分析,揭示了IOD独立发生、ENSO独立发生以及IOD与ENSO联合发生时中国冬季降水的差异。研究结果表明: IOD异常海温和ENSO异常海温的出现虽然具有较高的协同性,但二者对我国冬季降水的影响效应不尽相同,IOD与ENSO的同时发生并不是两者单独发生时各自作用的叠加,而是具有协同或抵消作用。仅有IOD发生时,其正位相年使得中国西南(云南西部除外)、华南以及华北、东北地区的冬季降水出现正异常,在江淮流域出现负异常,反之亦然。但是IOD正位相比负位相对中国冬季降水的影响更显著。当IOD与ENSO同时出现时,IOD的作用使得ENSO对我国西南(云南西部除外)、内蒙、东北地区冬季降水的影响作用更为显著。此外还初步分析了IOD与中国冬季降水关系影响的环流成因。      

ENSO对IOD与中国夏季降水关系的影响

利用1950～1999年Hadley中心海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和中国160站降水资料,通过讨论印度洋偶极子(IOD)独立发生时及IOD与ENSO联合发生时中国夏季降水的差异,研究了ENSO对IOD与中国夏季降水关系的影响.IOD独立发生时,其正位相年以湖南为中心的华南地区夏季降水偏多;IOD与ENSO联合发生时,正位相年河套、华北地区夏季降水偏少,东南沿海地区降水偏多.ENSO对IOD与中国夏季降水关系的影响主要表现为:在华南西部、江淮流域、河套及华北地区起抵消作用,而在东南沿海地区起协同作用.还从环流场角度分析了ENSO对IOD与中国夏季降水关系影响的初步成因.     

热带印度洋偶极子与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用中国站点观测逐月降水和月平均气温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,揭示了热带印度洋偶极子(IOD)与中国夏季气候异常关系的年代际变化.结果表明:IOD与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的一面,又存在着年代际变化.较为稳定的关系表现为:IOD与同年夏季长江黄河之间的降水变化存在显著负相关,与四川气温变化存在显著正相关;IOD与次年夏季四川降水存在显著正相关.伴随发生在20世纪70年代末的大尺度环流年代际转型,IOD与中国气候年际异常的联系亦发生变化:IOD正位相年的同年夏季降水异常型,由中国大部分地区偏少变为长江以南(北)偏多(少),气温由西南地区东部偏暖变为长江以南(北)偏冷(暖);次年夏季降水由全国大部分地区偏多变为长江以南(北)偏少(多),气温由全国大部分地区相关不显著变为黄河以南大部分地区显著偏暖.在IOD负位相年,中国夏季气候异常的特征与IOD正位相年相反.在20世纪70年代末的大尺度年代际气候转犁前后,与IOD相关的东亚大气环流异常特征明显不同.在IOD发展阶段,在70年代末以前,印度夏季风和南海季风偏强,副热带高压势力偏弱,导致中国华南大部分地区降水偏少,华北西部以及内蒙古中部等地降水偏多;70年代末以后,东亚大陆中纬度为弱的东风距平,导致新疆北部降水偏少,气温偏高,华南降水偏多.在IOD次年夏季,70年代末以前,华南、河套以及四川等地盛行偏南气流,降水偏多;70年代末以后,南亚高压和西太平洋副高偏西偏强,华南、江南降水偏少.     

IOD对ENSO影响中国夏季降水和气温的干扰作用

使用NCEP/NCAR再分析资料研究了"单纯"ENSO事件、"单纯"IOD事件以及有IOD事件伴随发生的ENSO事件对中国夏季降水和气温的影响.结果表明:"单纯"ENSO事件、"单纯"IOD事件对中国夏季降水和气温均有显著影响,当El Nino年有正IOD事件同时发生时,我国北方地区水汽增加,华北降水偏少现象得到抑制,我国大陆气温有所上升;当La Nina年有负IOD事件同时发生时,北方地区的水汽减少,不利于华北地区的降水,我国大陆气温有所下降.     

印度洋偶极子与中国南方夏季降水的可能联系

利用1951—2000年NCEP/NCAR再分析资料、英国气象局全球海温资料、中国气象局整编的160站气温资料,采用EOF、合成、相关、奇异值分解等方法讨论了印度洋偶极子（Indian Ocean Di-pole,IOD）对南方夏季降水的影响。结果表明：印度洋海温异常,激发了大气环流的异常,从而导致南方降水异常。当印度洋海温一致变化时,南方降水分布也呈一致;当印度洋上海温距平偶极振荡时,长江流域与华南也出现偶极变化的现象。IOD正位相年,华南降水异常偏多;IOD负位相年,长江流域降水偏多。     

印度洋偶极子和华西秋雨的关系

利用统计方法对印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)与华西秋雨的关系进行分析。结果发现:(1)相对于IOD的季节锁相特征,华西秋雨与印度洋偶极子指数(Indian Ocean Dipole Index,IODI)相关性也呈现相应的变化特征:春、夏季正相关发展、范围扩大;秋季稳定且正相关性较高,与夏季时滞相关较为一致;前期冬季减弱并呈反相关关系。(2)对印度洋偶极子时期异常环流场、水汽场以及射出长波辐射(Outgoing Longwave Radiation,OLR)场特征分析发现,IOD正位相年,500 h Pa高度场距平在冬、春季为负异常,春、秋季西太平洋副热带高压偏强、偏北,且夏季华西区域受中层异常浅槽的西南气流影响,850 h Pa经向风合成在冬、春季以负异常为主,夏、秋季转为正异常,且华西区域秋季为异常气旋性环流控制,赤道印度洋低空东风异常,这些异常环流都利于华西区域降水偏多,并对偶极子的延续起到作用。(3)正位相年,冬、春季华西大部区域为水汽辐散区,夏、秋季四川东北部及黔渝大部为水汽辐合区,水汽输送依靠孟湾西南气流和西太平洋副热带高压外围的偏东气流完成。(4)对应于印度洋海温正(负)异常,秋季华西区域上空的热状况异常分布将使其大气对流增强(减弱)。因此,夏季IOD异常位相为华西秋雨预报提供了一个有用的前期信号,而秋季IOD正位相则对华西秋雨的发生发展起到较好的延续作用。     

1994年印度洋偶极子对两广地区后汛期降水异常的影响机理

利用1979—2017年中国地面气象台站2 400站中广东省和广西壮族自治区（简称两广地区）174站的逐日降水资料、英国Hadley中心的逐月海表温度资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料,分析了1994年华南后汛期（7—9月）期间印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole,IOD）对两广降水极端正异常的影响机理。结果表明,1994年的正位相IOD事件引起了两广地区后汛期偏多,影响机制主要为两方面：一方面,IOD东极子区域海温负异常时,水汽沿着印度北部-孟加拉湾北部-中南半岛-两广地区和孟加拉湾中部-中南半岛-两广地区的异常水汽输送通道向两广地区输送,使得两广地区水汽异常辐合;另一方面,IOD东极子区域海温异常偏低时,该地区对流层低层异常辐散、高层异常辐合、存在异常下沉运动,两广地区对流层低层异常辐合、高层异常辐散、受异常上升运动控制。上述物理机制共同作用,导致1994年后汛期两广地区降水极端正异常。     

南极绕极波动及其与中国夏季降水异常的关联

利用NCEP／NCAR逐月SLP再分析资料，通过复经验正交函数展开(CEOF)，借助其第1模态恢复场研究了1952-1998年期间南极绕极波动的年代际变化和传播特征。结果表明，东南太平洋是研究南极绕极波动(ACW)的关键区，并由此定义东南太平洋ACW活动指数(EPAI)。相关分析揭示了秋季EPAI与次年中国夏季降水有着密切的关系，当秋季EPAI出现异常正位相时，即当东南太平洋SLP距平出现正异常时，次年春、夏季澳大利亚高压偏强，进而由于越赤道气流的增强及西太平洋副高调整引起次年夏季中国出现华南多雨、江淮少雨的雨型分布，证实了ACW是另一个与中国夏季降水异常有密切关联的年际变化强信号。     

ENSO及其组合模态对中国东部各季节降水的影响

近期的研究发现,热带太平洋低层大气存在两种主要模态,即经向对称ENSO模态和ENSO与海表温度(SST)年循环相互作用产生的经向反对称组合模态。主要探讨了这两种不同ENSO模态对中国东部各季节降水的影响。结果表明,厄尔尼诺年秋季,中国西南、长江及华南大部分区域呈现显著正降水异常;冬季,正降水异常范围扩大,覆盖华南、华东及华北东南部地区。这两个季节的异常降水都主要受ENSO模态的影响。与ENSO模态相关的正异常海温局地强迫导致120°E以西出现反气旋性环流,其西北侧增强的西南暖湿气流使得中国东部地区降水增多。次年春季,从中国华南延伸到东北出现正的异常降水,主要是ENSO组合模态的贡献。因为次年春季热带太平洋地区ENSO模态信号只局限于赤道地区,并没有对中国东部降水有显著的影响,而ENSO与海温年循环相互作用的组合模态使得与ENSO相关的赤道大气异常可以扩展到赤道以外地区。ENSO组合模态对中国降水异常有重要影响,在今后的研究和短期预测中需引起重视。