两类厄尔尼诺事件对华南褐飞虱发生的影响

为了探明中部型厄尔尼诺事件(Central Pacific El Ni?o,CP)和东部型厄尔尼诺事件(Eastern Pacific El Ni?o,EP)对华南褐飞虱发生的不同影响及其气候原因,基于1979-2020年褐飞虱灯诱虫量数据和气象数据,利用非参数检验、相关分析、反距离权重插值等方法,探讨两类厄尔尼诺事件的不同气象条件对华南褐飞虱发生的影响。结果表明:(1)CP事件与EP事件对华南褐飞虱发生程度的影响存在显著差异,CP事件更易引发华南褐飞虱的发生。(2)CP事件影响华南褐飞虱发生程度受大气温度场影响显著,EP事件发生时,华南褐飞虱发生程度不仅受大气温度场影响,还受降水影响。(3)两类厄尔尼诺事件大气温度场差异和大气环流差异是造成华南褐飞虱发生程度不同的主要气象原因。

MEPM模型:基于深度学习的多变量厄尔尼诺-南方涛动预测模型

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是发生在热带太平洋年际时间尺度的海-气相互作用的异常现象,并由Nino3.4指数表征其发生情况;除此之外,ENSO与众多极端气候事件密切相关。因此,有效的ENSO预测对于预防极端气候事件和深入研究全球气候变化具有重要意义。然而,目前基于深度学习的ENSO预测大多数是预测一个指数或者单一变量,对于模拟多气候要素下的ENSO预测研究较少。通过提出一种利用多气候变量的ENSO预测模型——MEPM模型,其中包括多变量信息提取模块(MIEM)和时空融合模块(STFM),捕获不同气候变量在时空上的相互依赖性,进而提高ENSO预测的准确性。选取了纬向风应力异常(τ_(x))、经向风应力异常(τ_(y))、海表温度异常(SSTA)和海表下150 m温度异常(SSTA150)4个变量的距平值进行ENSO预测。结果表明:MEPM模型在提前11个月的Nino3.4指数相关技巧上分别比北美多模型集合中的动力预报系统CanCM4、CCSM3和GFDL-aer04高10%、20%和14%。此外,MEPM模型在中期Nino3.4指数相关技巧上显著优于其他深度学习模型,并可提供长达17个月的有效预测。

厄尔尼诺下崇左市极端气象干旱对甘蔗生长影响

利用崇左市7个国家级地面气象观测站1981~2023年逐日降水量数据、Hadley中心海温资料、NCEP/NCAR再分析资料,通过相关性分析、合成、HP滤波分析等方法,分析崇左市季节性极端气象干旱的成因;结合2009年以来崇左市甘蔗株高、单产数据,研究春季和夏秋季极端气象干旱对甘蔗生长的影响。研究结果表明:季节内降水量偏少,小雨、无雨日数多,中雨及以上等级的强降雨日数少等是崇左市季节性气象干旱发生的直接原因;赤道中东太平洋是影响崇左市季节性降水量的重要海温关键区。2023年厄尔尼诺发展,崇左市春季(3~5月)出现极端气象干旱,2020年厄尔尼诺衰减并快速转为拉尼娜状态,崇左市出现夏秋季(7~9月)极端气象干旱。春季极端气象干旱减缓甘蔗苗期生长速度,降低年终单产;夏秋季极端气象干旱对甘蔗茎伸长期株高影响巨大,导致株高和产量严重受损。

2015/2016厄尔尼诺事件的衰减位相及其对应的西北太平洋环流异常

利用季节平均Had ISST海温、CMAP降水及NCEP风场数据,分析了2015/2016超级厄尔尼诺衰减期的特征及其对应的西北太平洋大气环流异常。结果表明:2015/2016厄尔尼诺事件除了成熟位相冬季强度大以外,还具有在随后春季衰减快,到夏季就消亡的特征。伴随着厄尔尼诺的迅速衰减,西北太平洋有较强的反气旋环流异常维持。厄尔尼诺衰减位相与西太反气旋异常存在相互作用。一方面,由于此次厄尔尼诺事件强度强,衰减期热带印度洋有显著的暖海温异常从冬季一直维持到夏季,有利于西太反气旋的增强和维持。另一方面,西太反气旋环流异常的维持及其南侧东风异常的发展使得中东太平洋正海温异常减弱,令厄尔尼诺事件快速衰退。此外,通过与1982/1983和1997/1998年比较发现,这三次超强厄尔尼诺事件虽强度相当,但衰减位相及与之相联系的西太反气旋异常都不尽相同。1982/1983事件衰减慢,维持时间长,对应的西太反气旋强度弱。而1997/1998事件衰减快,维持时间短,对应的西太反气旋强度在春季和夏季都强盛维持。2015/2016事件的衰减速度明显快于1982/1983事件,对应的西太反气旋也强于1982/1983事件,由于2015/2016事件增暖中心偏向于中东太平洋,而这里是厄尔尼诺衰减过程中负海温异常最先出现的区域,因此尽管2015/2016事件中西太反气旋异常的强度弱于1997/1998事件,但衰减速度及衰减位相维持时间与1997/1998相当。本文研究结果表明厄尔尼诺衰减与西太反气旋异常之间的关系较为复杂,需进一步研究。

厄尔尼诺事件的类型、强度对海南岛秋汛期降水的影响

利用1961—2018年逐月Ni?o关键区海温指数资料、NCEP/NCAR再分析资料及国家气象观测站降水量资料,在定义了厄尔尼诺事件的类型和强度的基础上,利用相关分析和合成分析方法,分析了近58年厄尔尼诺事件的不同类型和强度对海南岛秋汛期降水的影响及其相应的大气环流和水汽输送场的差异。结果表明,厄尔尼诺事件总体有利于海南岛秋汛期降水偏少,但存在类型和强度上的差别。其中轻度中部型厄尔尼诺事件年全岛平均降水量偏少32.5%,偏少概率较气候概率上升了25.0%,降水异常的空间分布表现为西南局部地区的偏多、其余地区的偏少;中等及以上强度东部型厄尔尼诺事件年降水量平均偏少21.7%,偏少概率上升了11.7%,轻度东部型厄尔尼诺事件年降水量平均偏少15.8%,偏少概率上升了7.5%,两者的降水异常空间分布为一致性偏少。海南岛秋汛期降水异常与大气环流和水汽输送密切相关。不同类型和强度的厄尔尼诺事件年可能主要通过影响沃克环流的位置、强度的不同程度变化,造成风场、位势高度场、海平面气压场、垂直速度场、水汽通量及其散度场响应程度上的差异,最终使海南岛秋汛期降水发生不同程度的减少。

用于厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)研究的海气耦合模式综述:中间型和混合型模式

厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)是地球气候系统中最强的年际变率信号,起源于热带太平洋海气相互作用过程,并对全球的天气和气候等产生显著的影响。过去几十年来,广泛、深入而细致的海气相互作用研究致力于发展和改进海气耦合模式以用于ENSO模拟和预测,各种类型的海气耦合模式应运而生。经过半个多世纪的努力,ENSO数值模式及其应用已经取得了巨大进展,包括已发展了一些高度理想化的概念(concept)模型来解释ENSO准周期性循环(包括正负反馈机制等);同时也已发展了几类复杂程度不同的海气耦合模式并用于对ENSO的真实模拟和实时预测等研究,尤其是已能提前6个月或更长时间对ENSO事件的发生和发展等进行有效的实时预测。其中最为复杂的模式是基于原始方程组的大气环流模式(Atmospheric General Circulation Models,AGCMs)与海洋环流模式(Oceanic General Circulation Models,OGCMs)等所组成的环流型耦合模式(Coupled General Circulation Models,CGCMs),这类模式变量取为完全变量的形式(如总的海表温度场,其可以分解为气候态部分和年际异常部分),还考虑了尽可能详尽的物理过程及其参数化方案。中间型耦合模式(Intermediate Coupled Models,ICMs)是一类介于高度理想化概念模型与复杂的环流型耦合模式之间的简化模式,其对应的控制方程组采用距平形式,直接取大气和海洋年际异常场作为预报变量(如海表温度年际异常),而相应的气候平均态部分则由对应的观测资料来给定;大气与海洋模式间的耦合采用异常耦合(anomaly coupling)。混合型耦合模式(Hybrid Coupled Models,HCMs)是另一类简化的海气耦合模式,其中海洋或大气模式有一个分量模式采用了简化的距平类模式(类似于ICMs),而另一个分量模式则采用环流型模式(General Circulation Models,GCMs);如可采用统计的大气风应力年际异常模式与OGCM间的耦合而构建一种HCMOGCM,也可采用简化的海洋距平类模式(如ICM中的海洋分量模式)与AGCM间的耦合而构建另一种HCMAGCM。历史上,ICMs、HCMs和CGCMs等这几类耦合模式都在ENSO理论体系的发展、数值模拟和实时预测等方面都起到了重要作用。本文主要回顾作者与合作者所研发的ICMs和HCMs的构建、特点和应用例子等。

2015/2016超强厄尔尼诺期间非线性水汽平流对中南半岛4月降水异常的影响

由厄尔尼诺事件引起的极端天气气候事件对社会经济与人民生命财产安全有着重要影响。2014-2016年发生的超强厄尔尼诺事件,使得全球许多地区极端天气和气候事件频发。本文关注了中南半岛区域,利用逐月海温、降水、风场、比湿等观测和再分析资料,从环流和水汽输送异常的角度出发,探讨了超强厄尔尼诺事件背景下2016年4月中南半岛降水异常偏少的可能原因。结果表明,2016年4月,在发展强盛的西北太平洋异常反气旋和副热带高压的控制下,中南半岛上空出现异常下沉气流,不利于水汽辐合产生降水。进一步通过动力诊断分析发现,Nino3.4指数与赤道东印度洋和赤道西太平洋之间纬向海温梯度(zonal gradient of SST anomalies, GSSTA)的乘积能很好地指示此次超强厄尔尼诺事件,且中南半岛上空非线性水汽平流的调制作用是造成此区域4月降水异常偏少的重要原因。2015/2016厄尔尼诺事件期间,西北太平洋异常反气旋的南侧东风与GSSTA“引导”的异常西风水汽输送相互“冲突”,削弱了太平洋和孟加拉湾对中南半岛的水汽输送。中南半岛上空大部分水汽呈现出南少北多,东高西低的模态,水汽辐散,不利于降水的形成。2016年4月,在孟加拉湾异常反气旋和西北太平洋异常反气旋的共同作用下,中南半岛对流受到抑制,暖湿气流在异常南风的引导下,向华南输送。

北极海冰与CP型厄尔尼诺事件的遥相关

为了进一步认识高低纬度之间事件的遥相关机制,对北极海冰和中太平洋(central Pacific,CP)型厄尔尼诺现象的相互关系进行了深入研究。首先利用最新的观测和再分析数据,验证了北极冷季海冰损失可以引发次年的类CP型厄尔尼诺增暖现象及相应的副热带北太平洋海气耦合机制,阐明北极海冰异常引起春末夏初的北太平洋气压异常,进而导致热带太平洋海温增加和西风异常,最终在冬季发生类CP型厄尔尼诺现象的变暖。依据前人对CP型厄尔尼诺发展年夏季的研究思路,研究结果显示,在CP型厄尔尼诺发展年冷季,加拿大盆地海冰显著减少导致北极海冰范围总体出现异常低值,但在巴伦支海北部因风场作用海冰异常增加。同时揭示了在CP型厄尔尼诺衰退年,暖季北极海冰显著损失,海表面净热通量显著增加以及海表面风和海冰运动等动力效应有助于拉普捷夫海海冰的损失,北极海冰和CP型厄尔尼诺相互关系的理论得到了一定的完善。

东盟国家应对厄尔尼诺现象的农业措施调整及启示

本文分析了超强厄尔尼诺引发的干旱对东盟国家农业生产的影响,考察了主要东盟国家的应对措施。研究发现,超强厄尔尼诺导致东盟大米和热带经济作物减产,东盟各国纷纷出台文件和战略计划以应对厄尔尼诺,为受灾农户提供灾害补偿或补贴,并积极利用国际援助。在俄乌冲突及贸易保护主义已经造成全球食物系统风险骤增的情况下,东盟主要国家的农业补贴措施逐渐向促生产、增库存、稳粮价等方向转变。面对国际不确定性风险的叠加,中国应进一步完善气象灾害预警和农业防灾减灾机制,强化农业科技投入,提升热带经济作物适应干旱的能力,持续加强全球气候治理合作,增强粮食国际供应链韧性。

厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化周期的影响

厄尔尼诺事件导致极端天气频发,中国沿海城市较多,分布有不同的气候类型。该文开展厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化以及变化是否存在空间差异的分析。基于CMONOC中国沿海地区的GNSS水汽时间序列,综合厄尔尼诺事件(I EP、I_(CP))指数,利用快速傅里叶变换和小波变换方法,从频域和时域开展GNSS水汽时序变化分析,分析东部型与中部型厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化的影响。研究发现:GNSS水汽异常值的出现与相应时段的厄尔尼诺事件存在对应。东部型厄尔尼诺(I_(EP))与大部分GNSS站点水汽的相关性为正相关;中部型指数(I_(CP))与GNSS站点水汽的相关性为负相关。厄尔尼诺事件对水汽变化周期的影响,日周期变化较小,在5 d和10 d周期,东部型厄尔尼诺与中部型厄尔尼诺事件影响下的水汽周期小于正常时段的水汽周期。

厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与西北太平洋台风活动

用统计相关和典型年合成方法分析了厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与西北太平洋台风活动的关系，指出厄尔尼诺年台风活动减少，反厄尔尼诺年台风活动增加，而且台风活动与厄尔尼诺、反厄尔尼诺事件起始和终止时间、强度、台风生成区域有关。利用厄尔尼诺和反厄尔尼诺年台风活动频数的统计特征，及台风频数与海温等要素的时滞相关关系，为台风频数的预测提供了有益的信息。还应用奇异值分解方法，分析了高度场和海温场的相关关系。结果表明，厄尔尼诺年海气耦合作用将造成不利于台风发展的环流条件，因此台风偏少，反厄尔尼诺年则出现相反的情况。

厄尔尼诺事件对中国夏季水汽输送和降水分布影响的新研究

基于1961—2016年中国地面台站降水观测资料和多种再分析资料,分析了东部型和中部型两类厄尔尼诺事件对中国夏季水汽输送和降水的不同影响。结果表明:(1)厄尔尼诺事件对中国夏季降水的影响在发生当年和次年有明显的不同,主要影响是在其发生的次年,中国大部分地区的夏季降水明显偏多。(2)东部型厄尔尼诺事件当年夏季,西北太平洋副热带高压(副高)偏东偏弱,水汽输送条件较弱,不利于中国大范围降水的发生;中部型事件当年夏季,低纬度印度洋和西太平洋蒸发异常偏强,来自阿拉伯海、孟加拉湾和西北太平洋向华南地区的水汽输送和净水汽收支增加,有利于华南地区降水的异常增多。(3)东部型厄尔尼诺事件次年夏季,副热带太平洋蒸发异常偏强,副高西伸,由于东亚-太平洋(EAP)遥相关型的建立,副高西侧的强西南气流将来自太平洋蒸发的大量水汽持续输送至中国中东部地区。此外,在东亚-太平洋遥相关型影响下中高纬度地区建立了亚洲双阻型环流,其间的低槽冷涡与上游阻高之间的强偏北气流有利于北冰洋的水汽持续输送到西北和华北北部地区,中国大部分地区净水汽收支均增加,中国北方和南方地区的降水均产生了明显的同步性增多响应,形成了南北两条异常雨带。中部型厄尔尼诺事件次年夏季,副高较常年偏西且偏北,来自太平洋蒸发的大量水汽输送到江淮地区,使其净水汽收支增加和降水偏多。因此,厄尔尼诺事件的发生不仅对长江流域和淮河流域等南方地区的降水有重要影响,对华北、东北和西北地区的降水异常也有相当的作用。

海气耦合动力学理论的系统整理——《海气耦合动力学:从厄尔尼诺到气候变化》评介

由谢尚平教授主编的《海气耦合动力学:从厄尔尼诺到气候变化》汇聚了海气耦合动力学的经典学术理论和最新研究成果,通过比较的观点呈现气候变率和气候可预报性的全新视角,能够为海气耦合动力学、气候变化教学和研究等提供非常有益的参考。

行星运动和厄尔尼诺与东北夏季低温冷害的若干联系

本文利用厄尔尼诺与行星运动的联系，对厄尔尼诺进行了分类。发现东北夏季低温冷害的发生与厄尔尼诺的类型有关：负极值型和负正极值型厄尔尼诺的发生年几乎与冷害年一一对应，其他类型的厄尔尼诺则很少甚至不发生冷害。统计表明：三大行星（火、木、土）冲日时日心黄纬的负极值年的次年和木星的正极值年的前一年及当年，有利于冷害的发生；土星运动到日心黄经为19—121度时，导致冷害群的发生。根据分析对未来冷害年及冷害群可能发生的年份进行了预测。

历史时期长江中游水灾与厄尔尼诺事件的遥相关(英文)

长江中游历来是长江流域水灾最严重的地区,研究历史时期这一地区水灾发生的变化波动并找出其与厄尔尼诺事件的遥相关,将有助于对长江中游水灾发生的预测。对这二个时间序列自1525年以来的数据进行了统计学分析。结果表明,水灾发生的主要周期比厄尔尼诺事件发生的周期要长:后者主要表现为2年和3～4年的振动,而前者的主要周期为2年、8年和40年,其显著性也没有后者明显(但都超过了0.03的置信度)。通过进一步分析历史时期长江中游水灾与厄尔尼诺事件的耦合振动,发现它们之间存在显著的遥相关。结果表明,长江中游水灾对厄尔尼诺现象的响应不仅存在着如许多中国学者相信的短期滞后(如:1年),而且还存在着比较长时间的滞后(最长可达8年)。研究结果同时表明,如果厄尔尼诺事件发生的相距时间愈短,这一时期长江中游水灾响应的滞后时间也愈短,反之亦然。

2023-2024年厄尔尼诺或使某些地区平均气温破纪录

从现在到2024年6月,全球多个地区——包括孟加拉湾、菲律宾、加勒比海——可能会因持续的厄尔尼诺现象出现破纪录的平均地表气温。厄尔尼诺-南方涛动集中在热带太平洋,是全球气候波动的主要驱动因素。无论是其中偏暖的厄尔尼诺阶段还是偏冷的拉尼娜阶段都会影响气象条件,厄尔尼诺期间从西太平洋释放的热浪会导致年全球平均地表温度(GMST)加速上升。

2004年厄尔尼诺事件的理论预测和实践检验

地球自转速度减慢、赤道东太平洋表层海温升高、日食-厄尔尼诺系数增大与厄尔尼诺事件发生时间在一切细节上有惊人的对应关系。这个综合检验结果给出了地球自转减速和日食-厄尔尼诺系数预测厄尔尼诺事件的有效性和准确性。2004年的弱厄尔尼诺已得到初步证实,2005年的拉尼娜有待检验。

厄尔尼诺和拉尼娜现象

由于自然因素和人类活动的共同作用,全球生态环境发生了显著变化,大气和海洋均出现了很多异常现象。这些异常现象反过来又对生态环境产生了不利影响,制约社会、经济的可持续发展。厄尔尼诺(ELNino)现象和拉尼娜(La Nina)现象就是十分引人注目的气象典型。

厄尔尼诺事件产生的原因与验证

通过对 1 95 0～ 2 0 0 2年厄尔尼诺事件资料、地球自转速度变化资料、环南极海冰变化资料、臭氧变化资料、气候振动和大气环流准两年周期资料的模拟验证 ,我们发现地球自转速度减慢、赤道东太平洋表层海温升高、日食 -厄尔尼诺系数增大与厄尔尼诺事件发生时间在一切细节上有惊人的对应关系 .这个综合检验结果给出了日食 -厄尔尼诺系数预测厄尔尼诺事件的有效性和准确性 .地球自转速度减慢、日食