1997／1998年El Nino事件发生、发展可能机制的进一步研究

基于美国哥伦比亚大学Lamont—Doherty地球观象台LDEO（Lamont—DohertyEarth Observatory）海表温度资料和NCEP／NCAR再分析风场资料,分析了1997／1998年El Nino3期间西太平洋暖池海表温度和西风距平的时间演变特征,同时也分析了东太平洋暖池海表温度和北风距平的时间演变特征。结果表明,1997／1998年El Nino3事件期间,西太平洋暖池海表温度变化及异常西风和东太平洋暖池海表温度变化及异常北风都与Nino3指数变化密切相关。将东、西太平洋暖池及异常北风、西风一并结合起来考虑,进一步研究了1997／1998年El Nino3事件发生、发展的可能机制：异常西风驱动西太平洋暖池东端暖水向东伸展直接有利于赤道东太平洋海表温度增加;异常西风激发东传的暖Kelvin波对东太平洋的冷上升流有抑制作用,从而有利于赤道东太平洋海表温度增加;东传的异常西风可以通过埃克曼漂流效应将赤道两侧的海表暖水向赤道辐合从而加强了赤道附近的下沉流,也有利于赤道东太平洋赤道附近海表温度增加。几乎与此同时,北风距平通过产生北风吹流将东太平洋暖池暖水由北向南输送至赤道附近直接导致Nino3区海表温度增加。上述增温因素的叠加作用共同导致了1997／1998年El Nino事件迅速发生、异常强大。     

1991～1995年El Nio事件的数值模拟研究

该文利用一个简单的海－气耦合模式，从理论和数值试验方面研究了１９９１～１９９５年３次ＥｌＮｉｎｏ事件期间热带海洋中的热力和动力过程．利用１９９０年７月～１９９５年３月异常风应力强迫一个海洋模式，所得模拟结果和观测结果基本一致，可以清楚地看到３次暖过程．模拟结果的诊断分析表明，上述海表面温度明显而较快的变化主要是由水平平流作用、总上翻对距平温度垂直梯度的作用和热力阻尼决定的．西风异常在ＥｌＮｉｎｏ的发生、发展和衰亡过程中具有重要作用．     

利用热带测雨卫星的测雨雷达资料对1997/1998年ElNio后期热带太平洋降水结构的研究

利用热带测雨卫星的测雨雷达 (TRMMPR)的探测结果 ,对 1 997 1 998年ElNin～o后期热带太平洋的降水结构进行了研究 ,并对比了非ElNin～o的 1 999年和 2 0 0 0年的同期降水情况 ,取得如下结果 :( 1 ) 1 997 1 998ElNin～o后期与非ElNin～o期间相比 ,1 997 1 998ElNin～o后期 ,热带东、中太平洋层云降水和对流云降水的比例明显增大、平均降水率也增大 ,并且层云强降水的比例增多 ,而层云弱降水比例减少。 ( 2 )在非ElNin～o期间 ,热带东、中太平洋对流云降水系统较为浅薄 ,冻结层高度比西太平洋低约 0 5km ;而在 1 997 1 998ElNin～o后期 ,这种差异明显减小 ,热带东、中太平洋对流云降水和层云降水都变得深厚 ;对流云降水和层云降水的降水率随高度的变化也发生了变化。 ( 3)对大气环流的分析表明 ,对应于降水结构的变化 ,热带太平洋地区的高空辐合辐散分布也发生了改变 ,导致Walker环流在 1 997 1 998ElNin～o后期减弱。     

热带大气季节内振荡的异常与1997年El Nio 事件的发生

利用美国NCEP资料分析热带大气季节内振荡（ISO）与ENSO的关系，揭示了1997年El Ni o事件的发生，与赤道中西太平洋地区大气 ISO在 1996年冬到 1997年春期间的异常增强有重要关系。而且该地区 ISO的异常增强并不主要由赤道印度洋地区移来，主要表现为ISO在印度尼西亚上空被激发增强和东传。印度尼西亚地区ISO的被激发，则是由于东亚冬季风强异常在该地区引起的强对流活动的结果。     

1997/1998年热带太平洋海温异常的诊断分析与预报检验

通过与历史上已发生的ENSO事件的比较，对1997－1998年热带太平洋海温异常的基本特征和可能成因进行了诊断分析，发现1997／1998年E1Nino事件具有显著的异常性和独特性，不同于以往单纯的东部型或西部型E1Nino。对用一个简化海气耦合动力学模式做1998／1998年E1Nino事件的预报进行检验。结果表明该模式对这次暖事件超前0－24个月的预报技巧均在0．5以上，模式对暖事件的成熟位相及以后阶段的预报比对暖事件的开始阶段预报得好。     

1982年夏季热带大气环流异常与ElNio事件发展机制的探讨

本文利用1980—1983年四个夏季(以7月平均为代表)的ECMRWF资料,分析了1982—1983年El Nino事件强烈发展前的1982年夏季热带大气环流的异常.从一系列显著异常的观测事实分析中得出:1982年夏季异常强的东亚高空东风急流是1982～1983年El Nino事件发展的一个可能促发机制;1982年澳大利亚冬季冷空气的异常堆积导致澳大利亚至东太平洋纬向热力对比的增强,是赤道太平洋偏东信风迅速减弱的一个重要原因.     

1997/1998 El Ni(n)o事件的热力学诊断分析

本文基于以925 hPa NCEP/NCAR再分析风应力距平为初始强迫场的Zebiak-Cane海气耦合模式对1997/1998 El Nio事件集合预报平均结果,对1997/1998 El Nio事件进行热力学诊断分析.结果表明:(1)在整个El Nio事件过程中,在赤道太平洋从西到东的各个Nio区中,平流作用主要起促进作用,而热力阻尼项则基本为衰减或抑止作用.(2)从Nio 4区到Nio 1 2区,纬向平流对SSTA上升的促进强度变化不大,而经向平流和垂直上升流对SSTA增加的促进作用在逐渐增强.同时,热力阻尼项对SSTA变化的抑制作用也呈依次增强.(3)平流项中,经向平流的贡献相对显著.     

热带西太平洋暖池次表层暖水的起源--对1997/1998年ENSO事件的分析

分析了从1955～1999年45年热带、副热带太平洋地区次表层温度距平资料,在分析沿赤道距平极值曲面的深度分布后,认为它基本接近气候温跃层的深度分布.由此分析了1994～1999年该曲面上温度距平的演变发现:1997/1998年El Nino产生时,在热带西太平洋暖池次表层(160 m附近)的温度正距平,是从1994/1995年El Nino在Nino 3区的最大正距平信号传播或演变过来的,整个最大正距平信号的传播轨迹形成一似"8"字的形状.与此同时,当正的温度距平开始从暖池向东传播时,一最大温度负距平信号在Nino 3区出现,并伴随赤道最大正距平信号的东传,在其北部(5～10°N)向西传,然后又向东传最后到达Nino 3区,其传播轨迹形成一扁"0"字形状.分析表明,1997/1998年这次完整的El Nino/La Nina事件主要是在热带流系的温跃层附近形成并传播的.     

2014—2016年超强El Nio事件的发生发展过程与机理分析

本文主要分析了2014—2016年超强El Nio事件的发生发展过程与机理。结果表明,整个El Nio生命期长达2 a左右(2014年4月—2016年5月),其演变过程可划分为4个阶段:1)早期的西风连续爆发(2013年12月—2014年4月)。连续三次西风爆发不但改变了热带中东太平洋长期盛行的偏东信风,同时也开始改变了中东太平洋长达12 a的平均冷水状态,使海表温度开始增暖,在2014年初春超过0.5℃,标志着一次新的El Nio事件可能在赤道中太平洋发生。2)交替的减弱与增强期(2014年6月—2015年8月)。赤道西太平洋继续发生了6次西风爆发,不但维持和增强了赤道中东太平洋的增温,而且通过了两次(2014年5—8月与2015年1—3月)海洋增暖的减缓期或障碍期,使初生的El Nio事件不但未夭折,而且明显的增强为一次强El Nio事件。Nio3.4区海温指数在2015年8月达到2℃。相应,赤道太平洋次表层中也观测到有6次暖Kelvin波东传,其正的热含量距平不但维持了赤道中东太平洋的连续增暖,也使El Nio的类型由中部型向东部型过渡。3)发展的鼎盛期(2015年9月—2016年2月)。西风出现2次更强的爆发,相应中东赤道太平洋对流活动异常强盛,Nio3.4区快速增温,在2015年11月达到3℃,增强到其超强阶段。4)快速衰减阶段(2016年3—5月)。El Nio迅速从Nio3.4区的2℃减少到0.5℃。以后很快开始向冷海温过渡。2016年7—8月,Nio3.4区海温已接近-0.5℃。这种快速转换是延迟振子理论的一种体现。通过本文分析,可以得到,这次El Nio发生发展与冷暖位相转换的观测事实与目前的理论结果(如充电振荡与延迟振子理论)是一致的。正因为如此,基于这些理论的El Nio预报也是相当成功的。这清楚地表明El Nio理论研究的成果对于相关业务预报发展具有明显的科学支撑力。     

2015/2016和1997/1998超强El Nio衰减年我国夏季降水异常的比较

El Nio可通过海—气相互作用遥相关型影响东亚季风,进而影响中国气候,是中国短期气候最重要的预测指标之一。典型的El Nio事件通常在春、夏季开始,在秋、冬季成熟,在下一年的春、夏季消退,考虑到海—气作用的滞后效应,El Nio事件甚至可以在消退时期对东亚大气环流系统造成影响。因此,利用中国160站的逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及美国NOAA提供的全球海温数据,对比分析了2015/2016年和1997/1998年典型El Nio衰减年我国夏季降水和东亚环流特征的差异,并讨论了造成差异的可能原因。结果表明:1)2016年和2008年夏季降水都大范围偏多,2016年夏季降水异常更为集中,但降水强度不及1998年。2)2016年降水的季节推进特征不明显。1998年6—8月的降水逐渐从南向北推进,与传统的季风降水演变进程较为一致。3)2016年和2008年我国夏季降水的差异与副热带高压的变化有直接的关系。1998年6—7月副热带高压较2016年同期偏西偏南,而2016年8月副热带高压更为偏西并明显比气候平均偏北。4)1997/1998年El Nio事件中的赤道西太平洋异常冷海温比较强盛,而2015/2016年基本表现为偏暖,可能是造成1998年6—7月副热带高压较2016年同期偏西偏南的原因。     

西太平洋暖池海洋热浪在2020～2022三年拉尼娜事件爆发背景下的演变特征、爆发机制及其影响研究

在全球变暖的影响下,持续增长的海洋热浪事件（marine heat waves,MHW）对气候系统和社会经济产生了严重影响,其中西太平洋暖池区域是MHW特征显著变化的典型区域。本文基于已建立的MHW高分辨率数据、美国国家环境预报中心（NCEP）提供的大气海洋再分析资料、美国宇航局（NASA）Aqua卫星和生物地球化学Argo浮标提供的叶绿素-a浓度资料,利用统计分析和奇异值分解（SVD）等方法,探讨了2020～2022年西太平洋暖池MHW的演变特征、爆发机制及其生态影响。结果表明,西太平洋暖池MHW的爆发频率和强度等在近30年显著增加,其特征属性的变化与连续La Ni?a事件的爆发密切相关。尤其在2020～2022年连续三年La Ni?a事件背景下,西太平洋暖池区MHW爆发频次达到全球最高,且其覆盖面积、爆发频次、总天数、累积强度均是1982年以来最显著的。通过对西太平洋暖池区域混合层热收支的分析,2020～2022年期间MHW爆发主要是净海表热通量中的向下短波辐射项和海洋动力过程中的纬向平流项共同主导。此外,研究也揭示了在西太平洋暖池区域,MHW与海洋生态指标叶绿素-a浓度时空尺度上...     

热带太平洋盐度年际变化对海表温度异常作用比较：1997/1998、2014/2015和2015/2016年El Niño事件

海洋盐度变化为研究气候变化的机制提供了一个新的视角。本文通过对比1997/1998年、2015/2016年两次强厄尔尼诺（El Ni?o）事件和2014/2015年特殊El Ni?o事件,对盐度变化及其影响海表面温度异常（SSTA）的物理过程进行了比较分析。研究表明,El Ni?o和南方涛动（El Ni?o–Southern Oscillation, ENSO）发展的强弱与热带西太平洋大范围海表层盐度异常（SSSA）及其向东扩散的差异有明显关联。1997/1998、2015/2016年赤道东太平洋SSTA的增暖,对应两次强El Ni?o事件,在发生年4月,中西太平洋海域出现了明显的负SSSA,之后东移至日期变更线以西,SSSA引发的混合层深度（MLD）变浅、障碍层厚度（BLT）变厚,导致热带中—西太平洋表层升温增强,促使了赤道中太平洋的早期变暖;2014/2015年弱El Ni?o事件虽然在发生年4月,位于赤道中西太平洋出现了负SSSA,但没有发展东移,导致BLT的增厚过程减弱,对表层温度的调制作用减弱甚至消失。三次事件对应的盐度变化过程中,水平平流和淡水通量（FWF）引起的表层强迫是影响盐度收支的主要因子,水平平流影响盐度异常的前期变化,触发事件的发生;热带太平洋西部降水引起的FWF负异常的影响最为显著,对ENSO异常信号出现后SSSA的维持起决定性作用。相比较两次强El Ni?o事件,2014/2015年El Ni?o对应的早期FWF负异常没有发展和东移,并且之后迅速减弱,导致中西太平洋盐度负趋势减缓,MLD加深,BLT变薄,促使上表层海水冷却,抑制了赤道东太平洋的早期变暖和ENSO发展。研究结果表明,盐度变化与ENSO密切相关,热带中西太平洋海域早期表层盐度变化可能可以作为SSTA的指数。特别地,SSSA在调节SSTA时,不仅影响它的强度,而且可以作为判断ENSO是否发展及其强弱的前兆因子。