一个大洋环流模式中赤道西太平洋暖池海面温度对西风爆发的响应

用逐日的欧洲中期数值预报中心再分析(ERA)风应力,和由Haney公式结合ERA海表资料与预报海温计算出的热通量强迫一个全球大洋环流模式.并用逐日的模拟结果与TOGA-COARE(Tropical Ocean--Global Atmosphere--Coupled Ocean-AtmosphereResponse Experiment)浮标观测资料对比,分析模拟结果中暖池海区上层海洋热量平衡对西风爆发(WWB)的响应.在第一次WWB过程中,模拟与观测的主要差异在WWB期间,而造成差异的原因主要是模式中由下沉运动引起的增温和由强的纬向温度梯度引起的暖平流.初步认为下沉增温可能是差分格式本身和模式分辨率不足造成的.从热量平衡的结果看,第二次WWB事件的模拟比第一次更成功,两次差异可能与两次WWB事件的季节背景不同有关.     

西风爆发时赤道西太平洋热量平衡的诊断分析

西风爆发(WWB)对赤道西太平洋暖池SST的影响是WWB与ENSO相互作用的一个重要环节。作者运用TOGA(TropicalOcean-GlobalAtmosphere)-COARE(CoupledOcean-AtmosphereResponseExperiment)期间暖池海区8个浮标的观测资料，根 据Stenven和Niiler的热量平衡诊断方法，从能量平衡角度分析了赤道156°E附近SST对1992年9月到1993年1月期间两次WWB事件的响应。两次WWB期间，SST都是在 WWB之前和其后升温，而在WWB期间降温，升温和降温的幅度均为1℃左右。热量平衡分析结果表明，季节内时间尺度上海表热通量是导致赤道西太平洋暖池混合层温度变化的主要因素。在海表热通量中，短波辐射和潜热是变化量最大的两项，决定着净通量的正负，其他项的变化则相对较小。水平平流项有时可以超过海表热通量的作用，其作用不可忽略。两次WWB的过程中，季节变化造成的混合层的温盐结构和流场结构的差异是导致两次WWB事件时上层海洋热量平衡差别的主要因素。另外，混合层的厚度也有明显的变化，而混合层厚度变化的差异则是与流场的结构以及WWB的向东传播特征密切相关。     

西风爆发时赤道西太平洋的热量平衡：个例分析

The responses of sea surface temperature (SST) in the western equatorial Pacific warm pool to the west erly wind bursts (WWBs) play an important role in the relationship between WWB and ENSO. By using da ta collected from eight buoys of TOGA (Tropical Ocean-Global Atmosphere)-COARE (Coupled Ocean-Atmosphere Response Experiment), the heat balances of the upper ocean in the western equatorial Pacific around 0°. 156°E during two WWB events were calculated according to Stevenson and Niiler＇s (1983) method. In both events, SST increased before and after the WWBs, while decreased within the WWBs. The SST amplitudes approximated to l℃. Although sometimes the horizontal heat advections may become the biggest term in the heat balance, the variation of SST was dominated by the surface heat flux. On the other aspect, some different features of the two events are also revealed. The two cases have different variation of mixed layer depth. The depth of mixed layer is almost double in the first case (35 m to 70 m), which is caused by Ekman convergence, while only 10m increments due to entrainment in the second one. There are also differences in the currents structure. The different variations of thermal and currents struc ture in the mixing layers accounted for the different variation of the heat balance during the two events, es pecially the advection and residue terms. The seasonal variation of SST in this area is also investigated sim ply. The first WWB event happened just during the seasonal transition. So we considered that it is a normal season transition rather than a so-called anomaly. That also suggested that the seasonal distinction of the WWB is worthy of more attention in the researches of its relationship to ENSO.     

西太平洋暖池海温异常对东亚环流的影响

利用SST资料对西太平洋暖池海温异常年进行划分,通过对异常年850 hPa、200 hPa矢量风场进行合成分析后发现:在西太平洋暖池夏季暖异常年,副热带夏季风和副热带季风经圈环流得到加强,热带西南季风得到削弱;在暖池夏季冷异常年,热带西南季风和热带季风经圈环流得到了加强,副热带夏季风得到削弱.在暖池冬季暖异常年,东亚冬季风、东亚和印尼一北澳冬季风(北半球)经向垂直环流得到削弱;在暖池冬季冷异常年,东亚冬季风、东亚和印尼一北澳冬季风(北半球)经向垂直环流得到加强.     

西太平洋暖池对夏季华东海面日最大风速变化的影响

利用1979—2018年ERA Interim地面10 m风场、位势高度场、温度场和风场,Hadley中心HadISST再分析海温资料,采用SVD分析、合成分析等方法,研究了夏季（6—8月）西太平洋暖池关键海域海表面温度（Sea Surface Temperature,简称SST）对华东海域夏季10 m日最大风速变化的影响关系。SVD分析结果表明,夏季华东近海风速变化与菲律宾以东海域SST有明显负相关,第一模态左、右空间向量的时间系数相关达0.58,通过了置信度为95%的显著性检验。当西太平洋暖池SST正异常时,暖池海域SST增高,西北太平洋副热带高压（以下简称副高）加强,副高脊线北进（西北太平洋副高脊线纬度位置与暖池SST相关系数达到0.46,通过置信度为95%显著性检验）。此时华东近海正处于副高控制,近海下沉运动增强,大气温度垂直剖面有普遍增温现象,10 m风场有偏北风异常,海面风速减小约占40 a平均风速的约30%;当暖池SST负异常时,副高东撤南退,华东近海冷空气活动加强,温度垂直剖面存在显著降温现象,华东近海风速增加占40 a平均风速的20%以上。本研究进一步说明了暖池SST异常是一个有效的预报因子,可用于华东近海海面风速预测预报。     

与西太平洋暖池上空对流年际变化相关联的大气环流和海温

诊断分析了热带西太平洋暖池上空对流弱和强的情况下,大气环流和海温所表现出来的差异。本文中西太平洋暖池是指（１１０－１６０°Ｅ,１０－２０°Ｎ）地区,向外射出长波辐射（ＯＬＲ）在该地区具有明显的年际变率。对西太平洋暖池对流弱和强之间大气环流和海温的差别进行了合成分析。首先,利用 ＮＣＥＰ／ ＮＣＡＰ再分析资料和卫星观测的 ＯＬＲ资料进行了分析。之后,利用欧洲中期天气预报中心再分析资料和再分析计算而得的ＯＬＲ资料重复进行了合成分析。合成结果表明由这两套资料所分析得到的结果非常相象。与西太平洋暖池上空弱（强）对流显著对应的大气环流表现为北太平洋副热带高压的西伸（东退）,以及副高西北侧更强（弱）的西风。此外,在局地（即暖池）上空,还显著对应着东（西）风异常和下沉（上升）气流异常。对应于西太平洋暖池对流强弱,最为显著的海温差别（对流弱减去对流强）为印度洋、孟加拉湾和南海的正海温异常。也就是说,西太洋暖池上空的对流与局地海温异常只有微弱的联系,而与其西部的海温异常密切相关。     

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...     

西太平洋暖池海温对华南前汛期降水影响的数值试验

简要地介绍了全球大气环流模式CCM3,由该模式模拟得到降水、位势高度场和风场,分析它的模拟性能。根据华南前汛期(4～6月)降水与西太平洋暖池敏感海区(西区)海温的负相关关系,设计了两组敏感性试验,讨论西区海温对华南前汛期降水影响的确定性和可能的物理机制。模拟结果表明,当西区为冷水年(暖水年)时,华南降水偏多(少),长江中下游相对偏少(多),相关最好的地区是广东省,与诊断分析结果相符。海温对降水的影响是通过大气环流场来实现的,因此,再用P-σ九层区域气候模式模拟了西区海温异常年大气环流对华南前汛期降水的影响,与CCM3模拟结果基本一致。     

新旧两个版本GAMIL模式对1997/98强E1 Ni(n)o年西太平洋暖池区独特云辐射强迫特征的数值模拟

1997/98年强E1 Ni(n)o背景下西太平洋暖池区云辐射强迫的变化,表现出诸多不同于以往的特征,已经成为检验气候模式性能的一个重要标准.本文基于卫星资料,分析了大气环流模式GAMIL1.0和2.0版对上述现象的模拟能力.结果表明,GAMIL1.0模式对热带地区云辐射特征分布,尤其对西太平洋暖池区的长(短)波云辐射...     

大气环流模式IAP AGCM4.0对东亚高空副热带西风急流的模拟及偏差原因分析

基于中国科学院大气物理所大气环流模式IAP AGCM4.0总共30年(1979~2008年)的AMIP(大气环流模式比较计划)数值模拟试验结果,评估了模式对东亚高空副热带西风急流的模拟能力,分析了模式模拟偏差的可能原因,以及不同对流参数化方案对模拟结果的影响。结果表明,IAP AGCM4.0可以较好地模拟出东亚高空副热带西风急流冬季和夏季的空间结构及其季节变化特征;与JRA-25再分析资料相比,模式模拟的急流强度总体偏弱;就急流位置而言,模式模拟的急流位置冬季略偏南,夏季则相对偏北;模式可以较好地模拟出夏季西风急流的季节内演变特征,包括夏季西风急流位置逐月北跳的特征,只是模式模拟的逐月西风急流位置仍偏北。夏季200 h Pa纬向风EOF分解结果表明,模式模拟和再分析资料的EOF第一模态空间型态较为接近,均反映了西风急流的年际变化特征,但两者的时间系数相关较小,表明模式对西风急流南北位置年际变化的模拟偏差较大。针对模式模拟的地表感热通量及对流层中上层经向温度差(MTD)的分析结果表明,模式对阿拉伯半岛东南部、阿拉伯海西北部及印度北部的地表感热通量的模拟存在偏差,影响到对流层中高层温度场、高度场的模拟,使得IAP AGCM4.0模拟的MTD强度较再分析资料相对偏弱,MTD变化最大的区域位置相对偏北,且模式模拟的MTD年际变化与再分析资料相比也有较大偏差,从而造成模式对西风急流模拟的偏差。此外,不同积云对流参数化方案也可影响对流层中上层经向温度差的模拟,进而影响模式对东亚高空副热带西风急流的模拟。     

020106 西太平洋暖池区海表水温暖异常对东亚夏季风影响的研究

对夏季热带西太平洋暖池区海表水温暖异常年的东亚大气环流做了合成分析,然后用奇异值分解(SVD)方法做了进一步统计检验,揭示了东亚夏季风变异与暖池区海表水温异常的密切关系和它们间最佳耦合模态.结果发现当夏季暖池区暖异常时,在对流层低层西太平洋地区可产生一个强的反气旋偏差环流,使得副热带高压南侧东风气流大大加强,并向西伸展到中南半岛南部,从而影响了东南亚热带和副热带地区西南季风的变化(强/弱).中南半岛至中国东部大陆夏季风增强,赤道东印度洋、南海南部和中部、西太平洋热带地区夏季风减弱.SVD分析还发现经向风和纬向风与海表水温之间各存在两个最佳耦合模态,结果表明,不仅整个暖池海表水温暖/冷异常对东亚大气环流异常有重要影响,而且暖池区内海表水温有显著的暖和冷异常差异时,对东亚大气环流的影响也很明显(耦合总体平方协方差约占总体协方差的0.20),尤其是在南海至长江以南地区.     

Possible Origins of the Western Pacific Warm Pool Decadal Variability

In this study,the impacts of the Pacific Decadal Oscillation (PDO) and the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) on the western Pacific warm pool (WPWP) were investigated.Our results show that the WPWP is linked with the PDO and the AMO at multiple time scales.On the seasonal time scales,the WPWP and the PDO/AMO reinforce each other,while at decadal time scales the forcing roles of the PDO and the AMO dominate.Notably,a positive PDO tends to enlarge the WPWP at both seasonal and decadal time scales,while a positive AMO tends to reduce the WPWP at decadal time scales.Furthermore,the decadal variability of the WPWP can be well predicted based on the PDO and AMO.     

西太平洋暖池次表层海温异常 与ENSO循环的相互作用

利用1964～1993年的太平洋次表层海温资料,进一步分析研究了西太平洋暖池次表层海温异常与ENSO循环的关系。合成及相关分析的结果进一步表明,西太平洋暖池次表层海温的暖（冷）异常及其东传对ENSO的发生起着十分重要、且更直接的作用。然而,赤道西太平洋异常纬向风是造成次表层海温异常东传的重要原因,而纬向风的异常又是由于东亚冬季风异常活动所引起的,这间接地说明了异常东亚冬季风对西太平洋暖池次表层海温距平东传的重要作用。通过研究还发现,ENSO发生后,北半球副热带地区将有次表层暖（冷）海温距平沿着10～20oN纬带西传,这是导致西太平洋暖池次表层海温发生异常的重要原因之一。也就是说,西太平洋暖池次表层海温异常与ENSO循环之间是相互影响、相互作用的。     

西太平洋暖池在不同天气系统下的海气交换差异

为了进一步了解海气交换在不同天气系统下的差异，本文利用TOGA-COARE IOP考察期间实测资料和国家气象中心逐日的网格点资料，对西太平洋赤道海域的大尺度热量和水汽收支及其他物理量的特征进行分析后指出:（1）在强对流天气系统下加热率、干燥率、垂直速度、散度等物理量强度达到最大，平稳天气系统下次之；此时大气加热主要是由于凝结降水释放的潜热引起的。（2）在西风爆发过程中加热率和平稳天气过程中的量级相同，但干燥率远小于加热率，且为负值；此时表面感热通量和表面蒸发达到最强（大于凝结降水的加热作用），从而造成了在大气低层出现水汽源。     

西太平洋暖池海温分布型及其与东亚大气环流的关系

采用海温资料和NCEP/NCAR 49 a再分析的高度场、风场资料,利用EOF、合成分析方法,研究了夏季暖池SSTA的时空演变,结果显示:夏季暖池SSTA具有整体一致性分布和南北区域的反对称分布两种空间分布型。根据这两种分布型划分了夏季暖池海温正、负异常年,分析了相应年份的风场环流特征,结果表明:SSTA为一致性分布时,暖异常年850 hPa暖池区上空有一反气旋偏差环流,副热带地区西风和低纬度地区东风都得到加强,200 hPa南亚上空为一反气旋偏差环流,沃克环流得到加强;冷异常年则相反。当SSTA为南北反对称分布时,北暖南冷年850 hPa暖池区上空为一反气旋偏差环流,15°N附近东风气流和赤道附近西风气流增强,200 hPa反气旋偏差环流中心移到东亚大陆上空,长江中下游地区为上升气流,降水明显增多,华北地区为下沉气流,降水减少;冷异常年则相反。     

东太平洋暖池及经向风异常在ENSO事件发生、发展过程中的作用

利用1982～1999期间LDEO海表温度资料和NCEP/NCAR再分析风场资料,分析东太平洋暖池及经向风异常与ENSO事件的可能关系。结果表明,东太平洋暖池气候平均海表温度存在明显的季节变化特征,且与El Niño事件春季发生、夏季发展、秋季达到成熟及冬季衰亡的成长过程非常相似。经向风异常及其散度与ENSO事件密切相关。综合考虑,提出了东太平洋暖池及经向风异常（北风距平及经向风距平散度辐合）对ENSO事件发生、发展作用的概念模型:北风距平爆发通过产生北风吹洋流的作用,将东太平洋暖池暖水由北向南输送至赤道附近,从而有利于Ni?o3区海表温度上升;几乎与此同时,东太平洋暖池赤道上经向风距平散度辐合不仅能导致暖水在赤道附近堆积,而且辐合的风场对赤道附近的冷上升流有抑制作用,从而有利于Niño3区海表温度的增加,上述增温因素的叠加作用有（不）利于El Niño（La Niña）事件的发生、发展。进一步分析表明,东太平洋暖池及经向风异常仅对El Niño（La Niña）事件发生、发展起促进（抑制）作用而不起决定作用。将东太平洋暖池、经向风异常与西太平洋暖池、西风距平结合起来一并考虑,完善了El Niño事件发生、发展机制。最后,初步分析1980、1990年代El Niño事件特性差异的可能原因。