ENSO事件对六安市降水与气温影响的区域特征研究

研究使用六安市的气候监测数据,采用Mann-Kendall检测的方法,探讨ENSO循环对局部气候的影响,结果表明:(1)2000年前厄尔尼诺现象出现的频率更大,2000年后厄尔尼诺与拉尼娜现象交替出现且概率相当,且CP型厄尔尼诺现象的出现频率更高;(2)降水受ENSO循环的影响较大,且会产生延迟振荡效应。强厄尔尼诺发生时,夏季淮河流域降雨明显增多,拉尼娜发生时当年降雨偏少;(3)气温主要受全球环境的影响,整体呈上升趋势。(4)在ENSO期间,大气环流场的变化会引起局部气候的变动,暖池降水的异常导致了高低纬度地区之间的遥相关影响,促使副高西伸。

1962—2021年闽江流域干湿演变特征及其对ENSO事件的响应

基于1962—2021年闽江流域29个气象观测站的日降水量数据,运用标准化降水指数(standard precipitation index,SPI),Mann-Kendal趋势检验(M-K检验)以及Morlet小波分析等多种方法,深入分析不同时间尺度下闽江流域干湿演变特征,同时,结合海温异常指数(sea surface temperature anomaly,SSTA),进一步探究闽江流域干湿对厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO)事件的响应。结果表明:近60年来,闽江流域整体呈不显著湿润化趋势,夏季在20世纪90年代后显著湿润化,秋季在1995年后有干旱化倾向,冬季比其他季节更容易出现极端干湿事件;从空间上看,流域东南部湿润化趋势明显,具有春季流域中部干旱化,夏季北部以及东南部湿润化,秋季南部干旱化的态势;全流域各级湿润和干旱事件均呈增加趋势,湿润事件多出现在夏季,干旱事件多出现在秋、冬季;闽江流域在20~30 a的范围内存在干—湿—干的周期变化。ENSO对闽江流域干湿有显著影响,且具有一定的滞后性,暖、冷事件的影响分别在滞后1~4个月和3~5个月最显著。

ENSO事件对东莞气候特征的影响

利用1963—2021年东莞国家气象观测站的气象观测资料,运用数理统计、趋势分析和Mann-Kendall突变检测等方法从台风、降水和气温等角度进行分析,研究厄尔尼诺和拉尼娜事件对东莞气候特征的影响,分析表明:(1)2000年以前发生厄尔尼诺事件概率更大,2000年以后ENSO事件持续时间变短,厄尔尼诺和拉尼娜事件发生概率基本相当;(2)厄尔尼诺(或拉尼娜)年影响东莞的台风频数减少(或增多);拉尼娜年台风季偏长,初台偏早、终台偏晚;(3)厄尔尼诺事件发生当年东莞非汛期和次年汛期降水偏多,当年汛期和次年非汛期降水偏少;拉尼娜事件发生当年汛期和非汛期降水都偏少;厄尔尼诺和拉尼娜事件都对后汛期降水影响更明显,ENSO事件强度越强,对降水影响越大;(4)东莞气温受ENSO事件影响较小,厄尔尼诺年东莞气温偏高,拉尼娜年东莞气温偏低;高低温日数受ENSO事件影响较小,有明显的年代变化特征。

印度洋对ENSO事件的响应:观测与模拟

观测事实显示 ,在ElNi no期间 ,伴随着赤道中东太平洋表层海温 (SST)的升高 ,热带印度洋SST出现正距平。作者利用海气耦合模式模拟了印度洋对ENSO事件的上述响应 ,并进而讨论了其物理机制。所用模式为法国国家科研中心Pierre Simon Laplace全球环境科学联合实验室 (IPSL)发展的全球海气耦合模式。该模式成功地控制了气候漂移 ,能够合理再现印度洋的基本气候态。观测中与ENSO相关的热带印度洋SST变化 ,表现为全海盆一致的正距平 ,并且这种变化要滞后赤道中东太平洋SST变化大约一个季度 ,意味着它主要是对东太平洋SST强迫的一种遥响应 ,模式结果也支持这一机制 ,尽管模式中的南方涛动现象被夸大了 ,使得模拟的与ENSO相关联的SST正距平的位置南移 ,阿拉伯海和孟加拉湾被负距平 (而不是正距平 )所控制。研究表明 ,东太平洋主要通过大气桥影响潜热释放来影响印度洋SST变化。赤道东太平洋ElNi no事件的发展 ,导致印度洋上空风场异常自东而西传播 ;伴随着风场的变化 ,潜热发生相应变化 ,并最终导致SST异常的发生。非洲东海岸受索马里急流控制的海域 ,其SST的变化不能简单地利用热通量的变化来解释。证据显示 ,印度洋的增暖是ENSO事件发生的结果而不是其前期信号。

一种综合监测两类不同分布类型ENSO事件指标的研究

针对1950—2009年的东部型(EP)和中部型(CP)ENSO事件,比较了目前国际上常用的ENSO监测指数对它们的监测能力。结果表明:单一的指数无法同时区分EP和CP型ENSO事件,其中Ni o 3指数只能有效识别EP型ENSO事件,而Ni o 4指数则对CP型事件具有较强的监测能力。据此提出同时以Ni o 3和Ni o 4指数构建指数组的形式来监测不同类型的ENSO事件,结果表明,该指标组能够较全面监测历史上发生的不同分布类型ENSO事件,且能准确判定事件的峰值强度、起止时间和成熟期等其他特征。

黄河源区降水与径流过程对ENSO事件的响应特征

根据最新季分辨率ENSO指数序列所确认的近 40多年来所发生的 2 0次ENSO事件 ,并确定了每次ENSO事件强度及其影响年 ,通过对相应年份黄河源区降水与径流距平变化值的对比 ,分析了降水与径流过程对ENSO事件响应的统计规律 :ENSO事件与黄河源区降水与径流年际波动变化有很好的相关性 ,这种相关性与ENSO事件的性质强弱、发生季节以及持续时间等有关 ,一般夏秋季暖事件无论强弱均使影响年降水减少 ,发生于春季的中等强度暖事件使发生年降水呈负距平 ,影响年降水呈增加趋势 ;冷事件与暖事件对降水的影响正好相反 ;暖事件对应年份黄河源区径流量减少 ,而冷事件则使其增加 .随着 2 0世纪 90年代以来暖事件发生频率的增加 。

2005—2017年两次强ENSO事件对中国区域陆地水储量变化影响的卫星重力观测

近年来极端气候事件的频发对全球和区域性水循环产生了重大影响,特别是2005—2017年间两次强ENSO(El Nino-Southern Oscillation)事件使得全球陆地水储量出现了较大的年际波动.GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星随着数据质量的提高、后处理方法的完善和超过十年的连续观测,捕捉陆地水储量异常的能力明显提高,这为研究2005—2017年间两次强ENSO事件对中国区域陆地水储量变化的影响提供了观测基础.本文综合利用GRACE卫星重力数据、GLDAS水文模型和实测降水资料分析了中国区域陆地水储量年际变化和与ENSO的关系.研究发现:长江流域中、下游地区和东南诸河流域与ENSO存在较高的相关性,与ENSO的相关系数最大值分别为0.55、0.78、0.70,较ENSO分别滞后约7个月、5个月和5个月.其中长江流域下游地区与ENSO的相关性最强,2010/11 La Nina和2015/16 El Nino两次强ENSO事件使得陆地水储量分别发生了约-24.1亿吨和27.9亿吨的波动.在2010/11 La Nina期间,长江流域下游地区和东南诸河流域陆地水储量异常约在2011年4—5月达到谷值,而长江流域中游地区晚1~2月达到谷值.在2015/16 El Nino期间,长江流域中、下游地区和东南诸河流域陆地水储量从2015年9月到2016年7月持续出现正异常信号.其中,2015年秋冬季(2015年9月至2016年1月)陆地水储量异常明显是受此次El Nino同期影响的结果;2016年春季(4—5月)陆地水异常是受到此次厄尔尼诺峰值的滞后影响所致;2016年7月的陆地水储量异常则与西北太平洋存在的异常反气旋环流有关.

气候标准值改变对ENSO事件划分的影响

通过对气候标准值从1961～1990年改为1971～2000年后ENSO指数的变化分析,确定了新指数的ENSO事件定义指标和强度划分指标,重新定义了1951～2003年的ENSO事件及事件强度,并对新旧指数定义的ENSO事件的长度、峰值、强度等进行了分析比较.

东亚冬季风对ENSO事件的响应特征

基于美国NOAA在ENSO诊断分析中使用的海洋Nino指数（Oceanic Nino Index,简称ONI）,将1950～2005年冬季分成强El Nino、强La Nina、弱El Nino、弱La Nina和没有发生ENSO事件5类,用分类合成方法研究了冬季东亚大气环流对ENSO事件的响应。结果表明,在低纬度,大气环流对ENSO事件的响应具有较明显的准线性特征,即大气对海洋暖事件与冷事件的响应大致是反位相的,对弱ENSO事件的响应与强ENSO事件相似但强度较弱。中高纬度大气环流与ENSO事件也有一定的联系,但同等强度暖事件与冷事件下大气环流距平场上的系统分布没有呈现明显的反位相,表明大气对海温异常的响应是复杂的。强El Nino事件时大气的响应信号显著,主要表现在东亚中高纬西风气流增强,亚洲北部地区气温偏高,距平风场上的切变线从长江中下游向东伸展,菲律宾海距平反气旋西北侧的偏南气流和南支槽前西南气流加强,其共同作用使南海和中国东南沿海出现显著的偏南风距平;强La Nina事件时,长江中下游向东伸展的脊线不明显,中国南方至南海处于偏北风距平区,但通过统计检验的范围减小;弱El Nino事件时,菲律宾海距平反气旋西北侧的西南气流偏东,与南支槽前西南气流分开,使得华南和南海的偏南风距平没有强El Nino时显著;弱La Nina事件时,西风带纬向气流减弱,亚洲北部地区气温偏低。对ONI指数与亚洲北部温度指数（NTI）的散点图的分析显示,9个强El Nino冬季中有8年亚洲北部温度距平偏高,7个弱El Nino冬季中只有1年温度偏高;8个强La Nina冬季有4年温度偏低,12个弱La Nina冬季中有11年温度偏低;亚洲强暖冬和强冷冬的发生与ENSO事件的联系不紧密。

华南登陆台风频数的变化及其与ENSO事件的关系

利用 18 90～ 1999年登陆于我国的台风资料 (指热带风暴、强热带风暴及台风 ) ,主要采用小波分析方法研究华南登陆台风多时间尺度特征 ,并探讨台风与 ENSO事件的关系。结果表明 ,华南登陆台风占全国的 6 3%,平均每年 5个 (最多 10个、最少 1个 ) ,主要周期有 15、5、80年 ,在 2 0世纪 6 0年代以前 15年周期显著 ,6 0年代及以后5年周期明显。台风频数与 ENSO事件的类型及其季节有密切的关系 ,华南台风在拉尼娜年始于夏季的当年明显偏多 (比厄尔尼诺年平均多 1.8个 ) ,台风偏多年 (年频数≥ 7) ,也是拉尼娜年数多于厄尔尼诺年数。影响台风活动的因素非常复杂 ,对拉尼娜年一般可考虑当年台风可能偏多 ,但厄尔尼诺年台风偏多的可能性亦不容忽视。

ENSO事件对长江上游1470—2003年旱涝灾害影响分析

对长江上游旱涝灾害时间序列(1470—2003年)及SST指数序列(1868—2003年)作统计相关与谱分析,探讨了长江上游旱涝灾害与ENSO事件的遥相关关系.结果表明:长江上游旱涝灾害主周期要大于ENSO事件的主周期,前者主周期主要为16.69a,5.09a以及10.47a,而后者主周期主要为5a,～10～12年以及～10a.交叉谱分析结果表明,长江上游旱涝灾害与SST在约5a以及约10～12a周期上呈现出显著的相关性.可以认为ENSO事件发生周期与生存周期的长短直接影响着长江上游旱涝灾害发生的周期与频率,并在5a以及10～12a的周期上表现出高的统计相关性.SST指数与长江上游旱涝灾害相关分析表明,ElNi no事件的发生使长江上游发生旱灾机率增大,而LaNi na事件的发生则使长江上游发生涝灾的机率增大.

两类ENSO事件赤道太平洋次表层海温异常的演变特征

基于美国马里兰大学提供的海洋同化(SODA)月平均资料,用个例和合成分析方法,剖析了两类ENSO事件赤道太平洋海温异常演变特征。结果指出,东部型ENSO事件的初始海温异常源来自赤道西太平洋次表层,海温异常中心沿气候温跃层向东向上传送,至赤道东太平洋表层形成ENSO事件。东部型ENSO冷暖事件互为初始场,在形成某一位相的ENSO事件的过程中也同时为相反位相的ENSO事件准备条件。中部型ENSO事件的初始海温异常源出现在赤道中太平洋次表层,海温异常中心沿气候温跃层向东向上传送至赤道中东太平洋表层形成ENSO事件。中部型ENSO事件多在前次事件减弱中断后出现。

ENSO事件对淮河流域降水的影响

用30 a的资料研究表明,ENSO事件和淮河流域降水异常之间有明显的相关性.功率谱分析显示ENSO的冷事件和暖事件有三个共同的明显周期,即18个月、26个月和47个月;淮河流域降水异常的周期成分复杂,但同样存在明显的26个月周期.对ENSO事件年份淮河流域降水异常的年内分布规律的分析结果表明:E1 Nino年份的春季和冬季降水明显增多,而在La Nina年份降水普遍减少,尤其以7月减少最为显著;在SO指数偏高年份,淮河流域降水明显减少,尤其是9、10、11三个月,减少量都在30%以上;而在SO指数偏低年份,春季和冬季降水增多明显.时间序列的滞后分析发现淮河流域降水异常对ENSO事件有3个月左右的响应滞后时间,对EL Nino响应的滞后时间大约4～5个月.

基于小波变换的径流周期与ENSO事件响应关系研究

在气候变化和人类扰动下,河川径流过程变化日益复杂,探索径流变化对气候因子（ENSO事件）的响应规律,掌握区域水资源发展动态,对科学制定区域水资源规划和管理策略及满足人类需求与生态系统的水平衡要求极为重要。通过交叉小波变换法与凝聚谱方法,分析陕西省渭河咸阳站、无定河丁家沟站、汉江安康站河川径流规律与ENSO事件的相关性,从物理驱动因素层面探讨径流周期变化的潜在机理。分析结果显示：20世纪70年代以前,各站径流与ENSO指数（MEI指数）在小尺度2~4 a周期上均存在着显著的负相关;从20世纪70年代开始,径流与ENSO指数的相关性变得复杂,这与研究区内人类活动影响增强并成为径流驱动的主因有关。研究表明：交叉小波变换法与凝聚谱方法适用于水文和气象要素间响应关系的分析,可深层次地揭示两者之间的相关性和响应时滞方面的联系,可反映气候因子对径流过程影响的时域变化特征。案例结果表明：陕西省河川径流变化在20世纪70年代以前主要受气候因子驱动,响应较为紧密;20世纪70年代以后,人类活动影响逐渐超越气候因子影响,径流变化表现为人类与气候双驱动模式,且以人类活动为主。

1948—2000年ENSO事件与全球陆地年降水量的关系

用最新创建的全球陆地月降水资料 (PREC/ L) ,研究了 194 8— 2 0 0 0年期间的 ENSO事件与全球陆地年降水量的关系。对合成分析的结果进行了蒙特卡罗模拟检验。结果表明 ,暖事件年全球陆地年降水量大范围减少。显著地区是 :赤道西太平洋区、中国华北、赤道中美洲区、孟加拉湾北部及尼泊尔、东澳大利亚区、印度西部及巴基斯坦南部、勒拿河以东地区、西欧及南极的威尔克斯等区域。在暖事件年 ,陆地年降水量增加地区不多 ,主要是南美的智利和阿根廷、东非索马里、肯尼亚和坦桑尼亚、中东的土耳其、伊拉克及伊朗、北非的利比亚和阿尔及利亚、西南非的纳米比亚及非洲南部的博茨瓦纳和津巴布韦。统计检验表明 ,暖事件年全球陆地年降水量减少面积比降水量增加面积要大 ,而且更为显著。研究还指出 ,ENSO的年代际变化对上述地区降水的年代际变化影响不明显。但是 ,80年代以后的暖事件对东澳大利亚干旱、中国华北干旱的影响比 80年代前的影响要大。

古里雅冰芯气候记录对ENSO事件的响应

ENSO现象是一个产生于大尺度海气相互作用的全球事件 ,它是影响全球中低纬度大部分地区气候年际变化的一个重要的因子 .通过高通滤波法、累积异常法以及非参数检验等方法 ,对古里雅冰芯中所记录的气候信息与ENSO事件进行相关分析表明 ,在厄尔尼诺年 ,古里雅冰芯中记录的降水量显著减少 ,但对于δ18O而言 ,虽然也在厄尔尼诺年偏低 ,但未达到显著性水平 .

ENSO事件期间热带印度洋和太平洋地区大尺度海气相互作用联系的研究

利用大气环流三维分解方法研究了1979—2008年ENSO事件期间热带印度洋和太平洋地区海气相互作用的机制。研究表明ENSO事件期间存在明显的三维"齿轮式"耦合特征;在ENSO事件盛期,与NCEP再分析资料的垂直运动相比,大气环流三维分解方法揭示的东印度洋-西太平洋地区的下沉运动更强,范围更宽。大气环流三维分解方法把垂直速度分解为纬向分量和经向分量两部分,纬向分量表现为很强的下沉运动,而经向分量表现为上升运动,垂直速度的纬向分量和经向分量相互抵消了一部分,综合的结果表现为很强的下沉运动。在热带地区,垂直速度ω*的纬向分量ωW要大于其经向分量ωH,ωW反映了ω*的主要特征;在分析垂直运动方面,与NCEP再分析资料中的垂直速度相比,大气环流三维分解方法具有一定的优点。

ENSO事件影响下长江大通站汛期径流预测建模分析

从环流指数和ENSO事件指数出发,考虑到大尺度环流系统和海温影响的长期性,使用滑动平均方法对预报因子做前期处理,计算了预报因子在2、3、6月尺度的滑动平均值。在此基础上采用BP神经网络建立了长江大通站汛期径流预测模型(BP-Pre),重点对ENSO事件影响下的径流极值进行预测。为验证模型可行性,采用均生函数模型和利用传统因子建立的BP模型(BP-Ori)作对照分析并进行精度评价。结果表明,部分因子在滑动平均处理下Spearman秩相关系数得到提高;历史平均上,大通站汛期径流与前年发生的ENSO事件关系密切;事件类别不同,对应径流也相对偏大或偏小;BP-Pre模型在率定期拟合效果不及均生函数模型和BP-Ori模型,但从多方法综合评价分析来看其检验期的预测精度更高,对径流极值预测更为精准。

北极海冰与ENSO事件在准四年时间尺度上的可能联系

分析了北极海冰的变化规律及其与ENSO循环在准四年时间尺度上的可能联系。结果表明 ( 5 9 5～ 1 79 5°E ,60 5～ 89 5°N)的高纬海域范围内 (包括喀拉海、拉普捷夫海及东西伯利亚海 ,简称为A区 )的北极海冰变化以 9月份变率最大并具有准四年周期 ,在这个周期段上A区极冰与Ni no 3区的海温变化有明显的位相差。当Ni no 3区SST滞后海冰约 1 6个月时 ,两者达到最大负相关。A区的 9月海冰面积指数和SST的时滞相关系数分布表明 ,次年 4月开始在赤道东太平洋区域出现一显著负相关区 ,次两年的 2月负相关达到最大 ,之后减弱消失。这表明 9月A区海冰面积偏小 ,则次年春季以后出现ElNi no现象。海冰与环流相关分析表明 ,其相互影响机制可能是由于少冰年的弱冷源效应 ,使得该地区上空气旋环流发展 ,并通过中高纬相互作用促进北太平洋西北部及东亚沿岸距平气旋式环流的发展 ,有利于赤道异常西风形成从而触发和维持ElNi

地球自转与ENSO事件的动力学分析

本文讨论了地球自转速率的年际变化,E1 Nino事件与大气及海洋异常活动的关系.我们的研究表明:信风的崩溃及洋流的东移是引起地球自转速率的年际变化与东太平洋赤道带海水增暖的主要原因.由动力学分析得到:大气的因素所造成的地球自转速率年际变化约占观测量的46.8%,而海洋的因素约起18.6%的作用.这一结果证实了用监测地球自转年际变化来预报E1 Nino事件的可能性.