ENSO振幅不对称与赤道太平洋大气对流–海温非线性敏感性的关系研究

ENSO (El Niño-Southern Oscillation)冷暖位相的强度存在着明显的非对称性,即El Niño强于La Niña,前人的研究将其归因于海洋非线性动力加热。本文利用再分析资料比较了ENSO发展期线性动力加热的贡献,发现El Niño发展期内赤道中东太平洋混合层海流及温跃层深度对海面异常风应力的响应要强于La Niña发展期的响应强度,这导致纬向平流反馈以及温跃层反馈均对El Niño的发展产生更大的贡献。这种海洋动力响应的不对称源自于El Niño期间热带中太平洋的异常西风响应强于La Niña时期间的异常东风响应。研究还发现热带太平洋大气对流–海温的非线性敏感性是风场对ENSO冷暖位相海温产生非对称响应的诱因,即在赤道中东太平洋25.5℃~29℃的背景海温区间,海温升高导致的大气对流加强的幅度要强于等量的海温降低引发的对流减弱的幅度,因此El Niño能激发更强的异常西风。由此,本文揭示了海气耦合的不对称性在“海温→大气对流→海面风应力→海流、温跃层→海温”这一动力链条中的传递过程,为解释ENSO振幅不对称提供了动力逻辑上的依据。

青藏高原东南缘甘孜黄土磁化率揭示的西南季风演化

以青藏高原东南缘甘孜A剖面黄土-古土壤序列为材料,在磁性地层学研究的基础上,对其高分辨率磁化率记录的多时间尺度气候特征进行了分析。磁性地层学研究结果表明,甘孜A剖面典型风尘堆积的底界年龄约为1.16Ma。磁化率记录在构造时间尺度上具有明显的阶段性,显示了西南季风演化存在中更新世气候转型。功率谱分析检出典型的偏心率100ka、斜率41ka、岁差23ka轨道周期和11.4、7.5ka的岁差拍頻周期,指示西南季风演化受天文因素影响,印度季风系统对太阳辐射具有非线性响应和热带特征。

印度洋-太平洋海表温度年际变化的联合模态

利用1870-2004年的HadiSST的月平均海表面温度（SST）资料，对去除了全球增暖趋势的印度洋一太平洋海表温度异常（SSTA）作季节经验正交函数（Season—reliant Empirical Orthogonal Function，S-EOF）分解，得到了印度洋一太平洋海表温度年际变化的2个联合模态，并且分析了与之相对应的大气环流特征。结果表明：低频的厄尔尼诺／南方涛动（ENSO）是控制印度洋一太平洋的主导模态，能使赤道印度洋维持一异常反气旋性环流，削弱印度洋夏季风的作用并且将东印度洋暖池的暖水输送到西印度洋，印度洋SSTA在一年四季中都出现全海盆同号变化，因此，第一主模态是ENSO的低频模与印度洋海盆一致模的联合模态；第二模态表现为太平洋上准2a的ENSO位相转换模与印度洋偶极子模的联合模态，ENSO的位相转换发生于春季，与季风的异常转换有关，印度洋上出现异常的气旋性环流，叠加在印度洋夏季风上，增大东西印度洋的温差，在秋季出现西低东高的偶极子型海温分布，印度洋夏季风和这个模态的产生发展有很大的联系。

PDO对ENSO非对称性的年代际调整及其机制

本文利用HadISST的月平均海温数据以及ORAS3再分析数据,研究了PDO(Pacific Decadal Oscillation)不同位相对ENSO(El Niño and South Oscillation)非对称的年代际调整。对PDO不同位相的海表温度异常(SSTA,sea surface temperature anomaly)的偏度分析发现,PDO正位相期间东太平洋的ENSO非对称明显强于PDO负位相期间。同时,通过对次表层(50~150m)海洋热量收支计算发现,东太平洋次表层非线性动力加热项(NDH,nonlinear dynamical heating)在PDO不同位相下也有明显的变化,PDO正位相期间东太平洋的次表层NDH明显强于PDO负位相期间,NDH的差异主要是由其纬向分量NDHx的差异引起的。东太平洋更强的次表层NDHx使PDO正位相期间El Niño事件和La Niña事件次表层温度异常(SubTA,subsurface temperature anomaly)的差距更大,从而引起SSTA的非对称,导致PDO正位相期间东太平洋的ENSO非对称比PDO负位相期间强。