热带海气相互作用对大气BSISO年际振荡的影响

利用卫星观测OLR资料以及海气耦合数值模拟试验结果,从每年波-频分析结果提取了各种传播模态的强度指数序列,分析了热带北半球夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态的年际变化谱特征,探讨了热带各海区海气相互作用对其影响。主要结果如下:赤道外西传波和印度洋北传波以准2 a为显著振荡周期,赤道东传波、南海北传波和西太平洋北传波则都包含准2 a和准5 a两种周期,南海北传波是5种指数中惟一以准5 a为最主要周期振荡的模态。热带印度洋、西太平洋、东太平洋各海区海气相互作用对各指数准2 a振荡、准5 a振荡既有加强作用,也有削弱作用。各海区比较而言,对赤道东传波准2 a和准5 a振荡、南海北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是西太平洋海区海气相互作用;对赤道外西传波准2 a振荡、西太平洋北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是印度洋海区海气相互作用。     

赤道太平洋-印度洋海温异常综合模与次表层海温异常

通过对1958-2001年的SODA海温资料进行经验正交函数分解,得到了太平洋-印度洋海温异常综合模态,该模态在海表及次表层的时空演变特征的分析表明,在赤道西印度洋、中东太平洋的海温偏高(低)时,赤道西太平洋、东印度洋的海温偏低(高)。该综合模态既有年际变化特征,还有年代际变化特征,在20世纪70年代中后期由以负指数为主转变为以正指数为主。对1958-2001年强正、负指数事件合成分析结果得知,综合模也存在着显著的年变化特征,在2-4月份偏弱,最强出现在10月份。西太平洋暖池次表层与赤道东太平洋次表层、赤道东印度洋次表层与西印度洋次表层有一种反位相的变化。次表层海温异常在东太平洋、西印度洋分别沿着南北纬10°左右向西太平洋、东印度洋传播并向赤道扩展,西太平洋、东印度洋的次表层海温异常则分别沿赤道向东太平洋、西印度洋传播汇聚。     

赤道太平洋低频波动的某些特征

利用赤道附近南北纬１０度之间２２个站的水位观测资料和位于１４０°Ｗ浮标站的海流资料,分析了热带太平洋赤道区域低频波动的特征,发现季节内时间尺度的变化在赤道海区是一个普遍的现象。热带西太平洋海区上层海洋季节内时间尺度的变化可由具有东传性质的Ｋｅｌｖｉｎ斜压模态的波动和具有西传性质的Ｒｏｓｓｂｙ斜压模态的传播所引起,在赤道上,东向传播的波速约为２．７ｍ／ｓ,在赤道以北,西向传播的波速约为１．６ｍ／ｓ。在赤道东太平洋２５０ｍ的深度上,可以发现西太平洋低频变化对该处流速的影响,从西太平洋传播到东太平洋的平均速度大约１．３ｍ／ｓ。中太平洋低频变化具有驻波的特征,１９８６～１９８７ＥｌＮｉｎｏ事件的发生与这种驻波振荡有关。     

热带西太平洋海域上层海洋热含量的CSEOF分析

基于月平均Argo温、盐度剖面、纬向风和Ni o3.4指数等资料,利用循环平稳经验正交函数(CSEOF)分解法、最大熵谱分析和相关分析等方法,研究了热带西太平洋海域上层(0—700m)海洋热含量的时空变化特征,并探讨了其年际变化的可能原因。结果表明,热带西太平洋海域上层海洋热含量距平场具有显著的东-西向反位相振荡,且这种振荡除了具有较明显的季节变化外,还存在着较强的准2a振荡。此外,热含量距平场还存在着负-正-负的三极式经向模态,该模态除了具有明显的季节变化外,还存在着显著的准4a振荡。进一步分析表明,热含量的准2a振荡与ENSO事件的发生有着非常密切的联系,并对赤道西太平洋纬向风异常有1—2月的滞后响应。     

热带西南印度洋上升流区季节和年际变化研究及与印太系统海气相互作用

用59年Ishii再分析温度资料,讨论了热带西南印度洋(SWTIO)上升流区的季节和年际变化以及与上升流区有关的温度距平的变化,同时分析了其与热带印太海气系统的关系,结果显示SWTIO 上升流在南半球冬、夏季比较强,春季最弱。它的范围在5°~1°S,在东西向从50°E可以伸展到90°E。该上升流区的变化与温跃层的温度距平有密切的关系,并存在明显的5 a振荡周期。SWTIO上升流区温度距平的5 a周期振荡是由热带东印度洋温度距平在最大垂直温度距平曲面(MTAL)上向西沿着11.5°~6.5°S传播过来的,它与热带太平洋的温度距平传播方式不同。SWTIO上升流是热带印太海气系统的一个重要组成部分,印度洋偶极子 超前SWTIO上升流区温度变化5个月,最大相关系数达到0.57,NINO3区指数超前SWTIO上升流区指数2个月达到0.49。当热带印太区域的大气风场改变,影响热带太平洋和印度洋表层SSTA,出现ENSO和DIPOLE,进一步向西传播到SWTIO次表层,导致SWTIO上升流区出现改变。     

太平洋次表层海温异常年际变率的信号通道与ENSO循环

利用SODA海洋同化资料,分析了太平洋次表层海温异常(SOTA)年际信号变异特征与ENSO循环的联系。结果表明,热带太平洋的年际变率表现为以160°W为纵轴的东西向和以6°—8°N为横轴的南北向的跷跷板分布,南太平洋和北太平洋中高纬度海洋的SOTA则与热带西太平洋SOTA同号,但强度较弱,这些变化都与ENSO事件密切相关,是ENSO事件的两个主要模态,具57和44个月显著周期。ENSO循环期间,热带西太平洋SOTA强信号中心沿赤道东传,到达赤道东太平洋后加强并北扩,导致ElNi?o或LaNi?a事件,同时从热带西太平洋有较弱SOTA信号向东北和西南传播,在南、北太平洋中高纬度海域产生弱SOTA;同期位于热带东太平洋反号的SOTA强信号中心沿10°—15°N(平均12°N)西传,至热带西太平洋后加强并南扩,为下次LaNi?a或ElNi?o事件准备条件,同时在北太平洋中高纬度海洋还存在着反号弱的SOTA。如此周而复始,完成ENSO循环。太平洋次表层海温年际变化信号除在赤道及以北的热带太平洋存在一个逆时针方向的传播通道外,同时在热带西太平洋有异常信号向南、北太平洋中高纬度海域传播,并指出ENSO循环期间太平洋次表层海温异常年际变率信号传播的可能通道。     

ENSO相联系的热带太平洋上层海洋异常环流

本文使用SODA(simple ocean data assimilation)海洋同化资料,系统分析了厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO)循环中冷暖位相期间热带太平洋上层海洋环流的演变规律,探讨了形成海洋环流异常的新机制。结果表明,在厄尔尼诺成熟期,热带中东太平洋赤道潜流最弱,赤道两侧出现反气旋性环流异常;西太平洋赤道外热带海域出现气旋性环流异常,该区南、北赤道流、棉兰老流、黑潮、新几内亚沿岸潜流及南赤道逆流增强;北赤道逆流区出现异常气旋性环流串,北赤道逆流接近正常。在厄尔尼诺衰退期和拉尼娜发展期,热带中西太平洋赤道潜流达到极强,赤道两侧出现气旋性环流异常;西太平洋赤道外热带海域异常环流减弱,该处主要流场的强度减弱或处于正常状态;北赤道逆流区反转为异常西向流。结果表明, ENSO循环期间的上层海洋环流异常受到热带太平洋温跃层深度异常产生的压强梯度力异常调控,在赤道外热带海洋温跃层深度异常和科里奥利力共同作用产生大尺度海洋环流异常,而在赤道海域,海洋温跃层深度异常和Gill效应造成赤道潜流异常以及关于赤道对称的气旋或反气旋性环流异常。     

季风转换期印度洋经向热输运的年际变异及其机理

本文采用SODA3.4.2再分析数据和POP2海洋模式研究了季风转换期间（春季和秋季）热带印度洋经向热输运异常（Meridional Heat Transport Anomaly, MHTA）的年际变异特征。春季MHTA存在两个主要模态,即一致模态和辐合辐散模态:一致模态表现为热带印度洋上层一致的向北输运,受热带印度洋海温一致模相关的赤道反对称风场（赤道以北/南为东北风/西北风异常）调控;辐合辐散模态则呈现关于赤道对称的表层辐散次表层辐合特征,受控于赤道以南的热带西南印度洋和副热带东南印度洋海温偶极子。然而,秋季MHTA仅表现为辐合辐散模态,受到印度洋偶极子期间赤道东风和赤道外反气旋式风应力异常影响。此外,POP2敏感性试验也验证了印度洋海温模态影响下异常风场对MHTA的调控作用,即反对称的风引起一致向北的MHTA,赤道东风异常引起MHTA表层辐散、次表层辐合现象。因此,热带印度洋海气耦合模态年际变化对印度洋上层热量再分配有着重要的意义。     

热带、亚热带太平洋和南印度洋束毛藻的大尺度分布研究

利用2008年大洋环球航次,研究了热带、亚热带太平洋和南印度洋中束毛藻丰度的大尺度分布特征,结果表明:在亚热带西北太平洋和热带东南亚海域束毛藻藻丝平均丰度较高,分别为25.2×103和33.3×103m-3,在热带中太平洋、热带东太平洋和南印度洋束毛藻平均丰度较低,分别为1.76×103,0.87×103和1.52×103m-3。各海区束毛藻丰度与水温无明显相关关系。总叶绿素a的分布特征与束毛藻不同,在太平洋呈西低、东高,在热带东南亚海域较高而在南印度洋较低,从总叶绿素a的粒级结构看,微微型浮游植物(0.2~2μm)所占比重最高,其次是微型浮游植物(2~20μm),小型浮游植物(20μm)所占比重最低。各海区束毛藻对总叶绿素a贡献的比例不同,在亚热带西北太平洋和热带东南亚海域较高,分别占总叶绿素a的7.79%和3.92%,在热带中太平洋、热带东太平洋和南印度洋占总叶绿素a的比例较低,均低于1%。在亚热带西北太平洋束毛藻固氮占真光层总新氮输入量的比例较高,这是该海域新氮的重要来源之一,而在热带中太平洋和热带东太平洋束毛藻固氮对真光层新氮的贡献比例则很低。     

太平洋北赤道流区上层海洋季节内振荡及斜压稳定性

根据全球高分辨率的海洋环流模式 (POCM)的数值模拟结果 ,发现北赤道流区上层海洋流的季节内变化是以准 60天振荡为主 ,该准 60天振荡的振幅有年际变化。利用 2 .5层海洋模式 ,确定了NEC区纬向Rossby波解的频散关系。该关系表明 :北赤道流区行星波和波长小于 5 70km的Rossby波都为稳定波 ;波长小于 2 0 0 0km ,大于 5 70km的Rossby为不稳定波 ;最不稳定波的相速度和波长分别为 - 0 .1 45m·s- 1 和 785km。斜压不稳定是北赤道流区上层海洋准 60天振荡的主要形成机制     

南海夏季风暴发过程的低频特征

应用1979～1996年共18a的NOAA卫星OLR资料及NCEP/NCAR再分析850hPa风场资料,分析了夏季南海地区及南海季风暴发过程的某些低频特征。认为北半球夏季南海地区的低频活动较活跃,并且具有明显的年际变化,这种年际变化同南海季风的暴发时间有联系。南海地区的低频振荡在南海季风暴发后增强。通过对18a 及K*的时段叠加合成图的分析,发现南海夏季风的暴发同赤道印度洋低频振荡的东传及西太平洋低频扰动西传有密切联系,南海夏季风暴发期间南海地区将印度洋与西太平洋之间的低频活动联系在一起。     

Characteristics of low-frequency oscillations in course of SCS summer monsoon onset

I~IOXChinese meteorologists pay continuous attentions tO monann study. In recent yeaxs, one ofthe important achievements is having put forward the new concept regarding the East Asian monann (TaO and Chen, 1987). That is to say, there exists an East Asian mon~ subsystem,which is different from and associated with indian mourn in Asian monann system. In fact,the East Asian moun can also be divided intO tropical mon~ over the SCS -- western Pacificand subtropical mourn over China mainlan…     

On the relationship between convection intensity of South China Sea summer monsoon and air-sea temperature difference in the tropical oceans

The annual, interannual and inter-decadal variability of convection intensity of South China Sea (SCS) summer monsoon and air-sea temperature difference in the tropical ocean is analyzed, and their relationship is discussed using two data sets of 48-a SODA (simple ocean data assimilation) and NCEP/NCAR. Analyses show that in wintertime Indian Ocean (WIO), springtime central tropical Pacific (SCTP) and summertime South China Sea-West Pacific (SSCSWP), air-sea temperature difference is significantly associated with the convection intensity of South China Sea summer monsoon. Correlation of the inter-decadal time scale (above 10 a) is higher and more stable. There is interdecadal variability of correlation in scales less than 10 a and it is related with the air-sea temperature difference itself for corresponding waters. The inter-decadal variability of the convection intensity during the South China Sea summer monsoon is closely related to the inter-decadal variability of the general circulation of the atmosphere. Since the late period of the 1970s, in the lower troposphere, the cross-equatorial flow from the Southern Hemisphere has intensified. At the upper troposphere layer, the South Asian high and cross-equatorial flow from the Northern Hemisphere has intensified at the same time. Then the monsoon cell has also strengthened and resulted in the reinforcing of the convection of South China Sea summer monsoon.     

On the relationship between convection intensity of South China Sea summer monsoon and air-sea temperature difference in the tropical oceans

The annual, interannual and inter-decadal variability of convection intensity of South China Sea (SCS) summer monsoon and air-sea temperature difference in the tropical ocean is analyzed, and their relationship is discussed using two data sets of 48-a SODA (simple ocean data assimilation) and NCEP/NCAR. Analyses show that in wintertime Indian Ocean (WIO), springtime central tropical Pacific (SCTP) and summertime South China Sea-West Pacific (SSCSWP), air-sea temperature difference is significantly associated with the convection intensity of South China Sea summer monsoon. Correlation of the inter-decadal time scale (above 10 a) is higher and more stable. There is inter-decadal variability of correlation in scales less than 10 a and it is related with the air-sea temperature difference itself for corresponding waters. The inter-decadal variability of the convection intensity during the South China Sea summer monsoon is closely related to the inter-decadal variability of the general circulation of the atmosphere. Since the late period of the 1970s, in the lower troposphere, the cross-equatorial flow from the Southern Hemisphere has intensified. At the upper troposphere layer, the South Asian high and cross-equatorial flow from the Northern Hemisphere has intensified at the same time. Then the monsoon cell has also strengthened and resulted in the reinforcing of the convection of South China Sea summer monsoon.     

Air-sea interactions associated with tropospheric biennial oscillation in South China Sea summer monsoon and their effects on El Niño-Southern Oscillation

The South China Sea summer monsoon (SCSSM) behaves with prominent climate variability from the intraseasonal to interdecadal time scales. On the interannual time scale, the biennial variability (so-called tropospheric biennial oscillation, TBO) is as important as the El Ni o-Southern Oscillation (ENSO) period. Some observed data sets, including reanalysis data, are used to explore the associated air-sea interactive physical processes and how the SCSSM TBO affects the ENSO. The results show that the shearing vorticity induced by the north Indian Ocean sea surface temperature anomalies (SSTAs) and the anomalous Philippine Sea anticyclone both contribute to the TBO in the SCSSM. The results also indicate that the ENSO has a weak effect on the SCSSM TBO, whereas the latter affects the ENSO to some extent.     

南印度洋偶极子及其影响研究进展

回顾了对南印度洋副热带海气相互作用的研究,总结了南印度洋偶极子事件背景下的气候变化。印度洋海表温度的方差表明南印度洋是整个印度洋海温变率最强的区域,年际海温变化最显著的特征就是海温呈现西南—东北向的偶极子型分布,被称为南印度洋偶极子(Southern Indian Ocean Dipole, SIOD)。南印度洋海温偶极子的形成主要是受大尺度大气环流调整的影响。南印度洋副热带反气旋环流异常引起了印度洋热带东风异常和副热带西风异常的变化,影响了潜热通量、上升流和Ekman热输送,进而引起了海温变化。SIOD对热带和热带外大气环流也有影响,尤其会影响亚洲夏季风降水异常,例如我国的降水异常和南印度洋偶极子海温异常具有显著相关关系。此外,SIOD模态所引起的经向环流异常与南海、菲律宾地区的反气旋环流异常也有紧密联系。     

西太平洋暖池热含量与南海夏季风强度的关系

为了进一步明确西太平洋暖池热含量对南海夏季风强度的影响,利用1948~2012年日本气象厅(japan meteorological agency,JMA)逐月的海温资料、Hadley中心的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析比较了南海夏季风强度与热带太平洋上层海洋热含量和SST的关系;探讨了海洋热含量影响南海夏季风强度的机制。结果表明:(1)相比于西太暖池SST,西太暖池上层海洋热含量是南海夏季风强度更好的预测因子;(2)前期冬春季的西太平洋暖池热含量与南海夏季风强度呈现显著的正相关,尤其在3月,二者相关系数最大;当暖池热含量偏高(低)时,西太平洋副热带高压偏弱(强),赤道印度洋出现异常反气旋(气旋),印度洋上空的Walker环流分支偏强(弱),南海越赤道气流增强(减弱),最终使得南海夏季风强度偏强(弱)。     

全球大洋季节内尺度上海-气相互作用特征分析

判定局地海-气相互作用的特征对海-气耦合模式中应用哪种形式的“强迫模拟”具有重要指导作用。本文根据海表热通量异常与海表温度异常及海表温度变率之间的相关关系,对全球大洋季节内尺度上的海-气相互作用特征进行了综合分析。结果表明:(1)南、北半球亚热带地区海-气相互作用的特征主要表现为大气对海洋的强迫,且在夏季(北半球为6—8月,南半球为12—翌年2月)强迫作用的范围最大,冬季强迫作用的范围最小;(2)赤道中、东太平洋及赤道大西洋地区海-气相互作用的特征全年表现为海洋对大气的强迫,印度洋索马里沿岸、阿拉伯海以及孟加拉湾地区仅在6—8月表现出海洋强迫大气的现象,而孟加拉湾则在9—11月表现为大气强迫海洋;(3)45°N(S)以上的高纬度地区海表温度的异常和变率无法用局地热通量的交换来解释,这是因为该区域海表温度的变化主要由平流等海洋内部动力过程决定,因此海-气之间在季节内尺度上的相互作用不明显。在某些海区,季节内尺度上的海-气相互作用关系与季节以上时间尺度的这种关系可能会有明显不同。     

VARIATIONS OF THE SUMMER MONSOON IN THE SOUTH CHINA SEA

In this paper we investigated the variations of summer montoon in the South China Sea. We found that there are two kinds of oscillations in the intensity of the monsoon, one has a period of forty days, the other, fourteen days. We also found that the oscillation of a period of forty days is caused by the alternative extension of the monsoon trough eastward in the South China Sea and the extension of the subtropical anticyclone westward in the West Pacific.It is our opinion that the summer monsoon in the West Pacific and the South China Sea is a system which is independent - of the Indian monsoon and that the dividing line between these two monsoon systems is at the longitude 100°E.