季节内印度洋-西太平洋对流涛动对次季节-季节尺度大气可预报性的影响

利用非线性局部Lyapunov指数和条件非线性局部Lyapunov指数定量估计了季节内印度洋-西太平洋对流涛动(IPCO)和实时多变量Madden-Julian指数(RMM指数)可预报期限,量化了季节内IPCO对S2S尺度大气可预报性的贡献,深入研究了季节内IPCO演变下S2S尺度可预报期限空间分布的变化规律。结果表明:(1)与RMM指数相比,季节内IPCO指数可预报性更强,可预报期限达到31天左右,比RMM指数高出2周以上;(2)印度洋-西太平洋区域S2S尺度大气可预报性最强,可预报期限达到30天以上,其中季节内IPCO是该地区的主要可预报性来源之一,其贡献达到6天,占总可预报期限的25%以上;(3)随着季节内IPCO的演变,印度洋-西太平洋地区S2S尺度大气可预报性有空间结构变化,表现为可预报期限异常的传播和振荡。S2S尺度大气可预报期限正负异常沿季节内IPCO传播路径,一支以赤道中西印度洋为起点北传至印度半岛,一支向东传播,经过海洋性大陆到赤道西太平洋后向北传播,到达日本南部。同时,可预报性异常的传播在在东印度洋和西太平洋表现出反向变化的特征,形成东西两极振荡,当季节内IPCO向正位相发展时,东印度洋具有更强的可预报性,西太平洋具有更弱的可预报性,反之亦然。季节内IPCO的发展(衰退)可使东印度洋(西太平洋)S2S尺度大气可预报性更强,表明模式预报技巧对此具有更大的提升空间。

印度洋海温异常对西太平洋副热带高压的影响——大气中的两级热力适应

利用热力适应理论讨论了印度洋海温异常影响中国天气和西太平洋副热带高压异常的物理机制。结果表明 :通过第一级热力适应 ,印度洋上的海温异常形成低层气旋式环流 ,并在其东侧的偏南气流中产生对流性降水 ;然后通过第二级热力适应 ,在 50 0 h Pa上导致西太平洋副热带高压加强西伸、2 0 0 h Pa上南亚高压异常增强。从而证明两级热力适应是导致印度洋海温异常影响中国天气气候异常的重要物理机制。

热带东印度洋-西太平洋海域OLR季节内振荡空间分布特征

利用卫星观测的ＯＬＲ（Ｏｕｔｇｏｉｎｇ Ｌｏｎｇｗａｖｅ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）候平均资料（１９７９－１９９３年）分析热带东印度洋－西太平洋海域大气对流季节内振荡的空间分布特征。发现热带东印度洋－西太平洋海域（３５°Ｎ－３５°Ｓ，７５°Ｅ－１８０°Ｅ）大气对流运动的季节内振荡在４个区域中表现较明显：（１）热带东印度洋大气对流季节内振荡信号最强，显著的振荡周期集中在６．５－１２．５候；（２）澳大利亚西北洋面季节内振荡强信号主要周期表现为９．５－１５．５候；（３）澳大利亚东北洋面振荡周期集中在６．５－９．５候和９．５－１５．５候，南半球的大气对流活动季节内振荡显著区沿１０°Ｓ呈纬向带状分布；（４）南海北部、吕宋海峡附近及日本群岛以南的西北太平洋区域。ＩＳＯ振荡周期集中在６．５－１２．５候，南海南部季节内振荡周期集中在６．５－１５．５候。

热带西太平洋和东印度洋对ENSO发展的影响

分析了从1955～1998年44 a热带西太平洋次表层海温距平资料,指出在这一期间共发生了11次El Nino事件,这些事件的初始海温正距平无一例外地都在“暖池”次表层160 m附近生成,发展到一定强度,到西太平洋出现异常的持续西风距平后,暖的海温距平沿着气候的温跃层向东向海表传播,经过1a左右的时间,传播到赤道东太平洋海表的El Nino 3或1、2海域形成通常认为的El Nino事件。进一步分析1960～1999年的850 hPa风场指出,在热带西太平洋西风距平爆发前,赤道东印度洋已经有距平西风持续维持了2a左右(西南季风),然后距平西风快速地向东发展产生热带西太平洋的距平西风,或真正的强西风,致使西太平洋出现El Nino爆发不可缺少的条件之一,在这40 a中,这一过程对所有的El Nino事件无一例外,同样的分析方法也用到这44 a中的La Nina事件,冷的海温距平也都首先在“暖池”的次表层形成,然后沿着温跃层向东向表层传播,在热带西太平洋出现东风前,印度洋也早已是持续的东风。

热带西太平洋、印度洋表层水温的变异特性及其对南极冰面积变化的响应

应用海洋表层水温资料（ＣＯＡＤＳ资料），分析研究了对全球气候有重要影响的热带 西太平洋、印度洋海洋表层水温的年变化和年际变化的特性，探讨了与ＥＮＳＯ和南极冰面积 变化之间的联系。结果表明，热带西太平洋及印度洋表层水温具有明显的年变化和年际变化 而且它们之间存在不同的变化趋势。这种结果是与两大洋的水温振荡周期不同有较大关系。 热带印度洋表层水温的年际变化与Ｅｌ Ｎｉｎｏ和Ｌａ Ｎｉｎａ的发生年份存在较好的对应关系。热 带西太平洋和印度洋表层水温的变化与南极海冰面积的变化存在密切关系，特别是与东南极 和罗斯（Ｒｏｓｓ）海区的海冰面积的变化关系更为密切，其显著的相关关系发生在热带西太平 洋、印度洋表层水温滞后海冰面积变化的１６个月左右。

滤除ENSO信号前后夏季热带印度洋海盆尺度海温距平对西太平洋副热带高压的不同影响

使用NCEP/NCAR再分析资料、哈得来海表温度和中国国家气候中心的西太平洋副热带高压(西太副高)特征指数,对比分析了ENSO背景下的夏季印度洋海盆尺度模(Indian Ocean basin mode,IOBM)与独立于ENSO的纯IOBM(pure Indian Ocean basin mode,IOBM_P)对西太副高的影响机理。结果表明,滤除前期ENSO信号后,西北太平洋上为海温负距平,并在其西北侧强迫出Gill型反气旋。另外,印度洋与海洋性大陆间存在西高东低的海温距平梯度,印度洋正、负海温距平激发出的赤道开尔文波影响至海洋性大陆西部地区,强迫出的异常大气环流关于赤道基本对称。加之此时中国南海至西北太平洋地区降水偏弱,潜热释放偏少,从而非绝热冷却,导致西太副高异常偏强、偏南。而在前期厄尔尼诺的影响下,次年夏季印度洋与海洋性大陆地区均有利于出现海温正距平,开尔文波的影响偏强、偏东,强迫出的异常环流偏向北半球,通过"埃克曼抽吸"和非绝热冷却在对流层低层制造出异常负涡度进而影响西太副高,使其明显偏强、偏西、偏南。由于IOBM_P在2和8年周期上对西太副高的影响最明显,而ENSO信号中主要是3—7a的短周期振荡,因此,ENSO背景下的印度洋变暖对西太副高的遥强迫实际包含了来自热带中太平洋的3—7 a周期信号的滞后影响和印度洋地区局地变化特别是2和8年周期变化的作用。这些结果为人们深入理解西太副高变化规律和做出有效预报提供了线索。

热带印度洋—西太平洋水汽输送异常对中国东部夏季降水的影响

利用1979~2015年NCEP/NCAR发布的月平均全球再分析资料,分析了热带印度洋—西太平洋水汽输送异常对中国东部夏季降水的影响及其形成机理。研究结果表明:热带印度洋—西太平洋地区(10°S^30°N,60°~140°E)夏季异常水汽输送主要包括两个模态,他们可以解释总的水汽输送异常34%的方差。其中,第一模态(EOF1)表现为异常水汽沿反气旋从热带西太平洋经过南海及孟加拉湾输送到中国东部上空,对应南海、孟加拉湾水汽路径输送均偏多,此时西太平洋副热带高压显著偏强,异常水汽在长江中下游地区辐合并伴随显著上升运动,有利于长江中下游降水偏多;第二模态(EOF2)表现为异常水汽从热带印度洋沿阿拉伯海、印度半岛、中南半岛等呈反气旋式输送,华南上空相应出现气旋式水汽输送异常,并对应异常水汽辐合和上升运动,有利于华南降水偏多。就可能的外部成因而言,EOF1与ENSO关系密切,表现为前冬热带中东太平洋显著偏暖,夏季同期热带北印度洋、南海上空显著偏暖,造成西太平洋副热带高压显著偏强,异常水汽主要来源于热带西太平洋和南海;EOF2与同期热带印度洋偶极子(TIOD)异常有关,TIOD为正位相时热带印度洋上空出现异常东风,华南上空出现异常气旋并伴随水汽异常辐合,异常水汽主要来源于热带南印度洋。

赤道西太平洋暖池次表层水温变化对热带气旋的影响

分析了西太平洋暖池和南海次表层水温变化对TC的影响,研究结果表明:当赤道西太平洋暖池次表层水温夏半年持续出现正(负)距平时,西北太平洋生成的TC个数比常年偏多(少)是主要现象,这种现象极值年份尤其明显,对南海TC(指南海生成的TC,下同)的个数影响不明显,西北太平洋和南海生成TC的时间比常年提早(推迟)。当南海北部次表层水温夏季和秋季持续出现正(负)距平时,南海TC比常年偏多(少)。TC对南海和东海的影响趋势是一致的,但所受影响的程度东海比南海更为强烈。原因是东海台风波浪比南海高、海面气温比南海低、相对湿度比南海小,故导致SST急速下降。

热带西太平洋暖池异常东伸与热带东太平洋增温

本文利用“ＣｌｉｍａｔｅＤｉａｇｎｏｓｔｉｃｓＢｕｌｌｅｔｉｎ”、“ＯｃｅａｎｏｇｒａｐｈｉｃＭｏｎｔｈｌｙＳｕｍ－ｍａｒｙ”、美国夏威夷水位中心提供的资料以及ＴＯＧＡ－ＣＯＡＲＥＩＯＰ资料，分析了１９９２～１９９３厄尔尼诺事件中西太平洋暖池、东太平洋ＳＳＴ对异常风场的响应，结果指出：由于西风暴发而引起的西太平洋暖水向东输送，不仅导致西太平详水位降低，而且导致温跃层显著升高，进而引起上层海水热含量显著减少，这种减少在温跃层更为明显。东太平洋与此相反，热含量与温跃层深度出现正距平，正距平中心出现时间比西太平洋的负距平均晚两个月；暖池２８℃等温线的异常东伸是海流对低空西风异常直接响应的结果，定量估算表明，纬向流异常所引起的温度平流是暖池２８℃等温线异常东伸的主要动力，是热带东太平洋异常增温的主要原因之一。

热带西太平洋暖池表层热含量分析

利用１９６１ ～１９９７ 年的资料，对热带西太平洋暖池的热含量进行了分析，并探讨了暖池热含量变化与南方涛动的关系。结果表明：暖池热含量具有明显的季节和年际变化；暖池全域、西部（１６０°Ｅ以西部分） 和东部（１８０°Ｅ以东部分） 热含量的年际变化存在较明显的差异；暖池全域和暖池东部热含量与南方涛动存在着负相关，暖池西部热含量与南方涛动则为正相关。

热带西太平洋暖池和副热带高压之间的关系

文中研究了热带西太平洋暖池和西太平洋副热带高压的季节性变化和年际变化关系。结果表明，西太平洋暖池面积和副热带高压面积指数季节变化趋势基本一致，暖池中心的纬向移动与副热带高压西伸脊点相反，而经向移动和５００ｈＰａ副热带高压脊平均位置的南北季节性变化非常一致。西太平洋副热带高压的年际变化落后暖池大约３个月左右，用暖池２８℃或２９℃面积指数可以很好地预测出当年６，７，８三个月西太平洋副热带高压的面积指数。

热带太平洋—印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响

从综合考虑热带太平洋和印度洋海温异常特征出发 ,研究了热带太平洋—印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响。当热带太平洋—印度洋海温异常综合模为正位相 (西印度洋和东太平洋海温距平为正 ,东印度洋—西太平洋海温距平为负 ) ,南亚高压偏弱 ,位置偏东偏南 ;当热带太平洋—印度洋海温异常综合模为负位相 (西印度洋和东太平洋海温距平为负 ,东印度洋—西太平洋海温距平为正 ) ,南亚高压偏强 ,位置偏西偏北。热带太平洋—印度洋海温异常综合模影响南亚高压主要通过三种机制 :一是通过影响亚洲季风从而影响了降水潜热形成的大气加热场分布 ,在正 (负 )位相年 ,青藏高原大气热源为负 (正 )异常 ,因此青藏高原上空空气上升减弱 (加强 ) ,南亚高压偏弱 (偏强 ) ;南海季风和热带辐合带加强 (减弱 ) ,菲律宾附近的大气热源加强 (减弱 ) ,有利于上空青藏高原东南侧反气旋 (气旋 )式的距平环流 ,因此南亚高压偏东偏南 (偏西偏北 )。二是热带太平洋—印度洋海温的纬向热力对比引起赤道纬向垂直 (Walker)环流异常 ,必将引起高空纬向风异常 ,在正 (负 )位相年 ,南亚高压南部的印度洋高空会出现西 (东 )风异常 ,导致南亚高压偏弱 (偏强 )。三是综合模的正 (负 )异常加强 (减小 )西印度洋经度范围的区域Hadley环流 ,

热带西太平洋暖池对中国降水和沿海自然灾害的影响

用暖池指数研究了热带西太平洋暖池对中国降水和沿海自然灾害的影响。结果表明，暖池面积指数对中国降水有一定的预报意义，北界指数对中国长江中下游地区及其他一些地区的降水具有很好的预报性，面积指数与中国沿海台风次数的年际变化呈负相关关系，与１９５０ 年以后海冰灾害有明显的相关关系，与灾害性海浪的发生频数关系不大。

印度洋-太平洋暖池海域表层水温分析

利用1951~2003年HadISST资料集的表层海水温度（SST）资料,讨论了印度洋-西太平洋暖池（IPWP）海域,尤其是印度尼西亚贯穿流（ITF）及其周边海域SST的季节及年际变化的时空特征.研究结果表明,整个研究海域SST的年际变化均与ENSO相关,但印度洋与南海的响应特征与西太平洋的相反且不同步.前者海温变化滞后Nio3指数3~6个月,而热带太平洋西边界和ITF流经海域海温则超前1~3个月.沿ITF及其东印度洋出口,SST的年际变化规律不同于热带印度洋而与太平洋的相似,分析表明其在较大程度上受到ITF海洋桥的影响.在季节尺度上,印度洋和太平洋赤道海域SST的波动规律也有明显不同.以巽他岛弧（苏门答腊、爪哇和小巽他群岛）为界,从赤道西太平洋向西沿ITF流径,太平洋一侧SST的季节变化以0.5a周期的波动占主导,印度洋一侧则以1a周期占主导.

70万年以来西太平洋暖池区硅质生产力记录及其气候效应

西太平洋暖池(WPWP)的硅质生产力水平在调节第四纪全球大气CO_(2)分压的变化上发挥着重要作用,但其控制因素尚存争议。本研究对位于WPWP核心区的MD06-3047岩芯进行了生源蛋白石分析,探讨了700 ka以来WPWP的硅质生产力的控制因素及气候效应。研究发现,700 ka以来WPWP硅质生产力变化呈现显著的冰期-间冰期旋回,基本在冰期较高,间冰期较低。其主要控制因素可能是东吕宋陆架沉积物风化输入、亚洲风尘输入和温跃层深度(DOT)变化。南大洋中层水的“硅溢漏”可能无法对此海区产生显著影响。冰期时的低海平面,导致热带火山弧附近裸露的陆架沉积物的物理剥蚀和硅酸盐风化,淡水输入为WPWP提供了更多的硅酸;冰期时增强的风尘供应为WPWP提供了更多的Fe;冰期时较浅的DOT使表层海水的营养物质垂向空间变小,滞留时间增多。这些因素使冰期的WPWP生产力增高,有可能降低了大气CO_(2)分压。

冬季西太平洋暖池区Hadley环流年际变化特征及其与热带海温的关系

暖池尤其是西太平洋暖池是全球对流活动最频繁的地区，是驱动Hadley环流和Walker环流的主要热源以及引发ENSO等一系列海气相互作用的关键因素。近年来关于暖池的研究成为一个热点。应用NCEP／NCAR再分析资料中的速度势月平均资料和英国哈德莱中心海温资料。采用质量流函数法并结合经验正交函数分解、合成分析、相关分析、谐波分析等方法。分析研究了1952—2009年西太平洋暖池区域东经120°-160° Hadley环流的年际变化特征及其与海温的关系。结果表明：西太平洋暖池区冬季气候态Hadley环流偏南，北支占主导地位。冬季西太平洋暖池区Hadley环流具有明显的年际变化特征，年代际特征不明显；冬季西太平洋暖池区Hadley环流的年际变化与太平洋、印度洋的海温异常有关．但其主要受ENSO信号的影响。

西太平洋暖池对西北太平洋季风槽和台风活动影响过程及其机理的最近研究进展

本文回顾和综述了近年来关于西太平洋暖池对西北太平洋热带气旋和台风(TCs)活动影响过程及其机理的研究进展。文中首先简单回顾了近年来关于西太平洋暖池热状态和菲律宾周围对流活动变化特征及其对与TCs活动有关的南海夏季风爆发和西太平洋副热带高压的季节内、年际变异的影响过程和机理的研究;然后,本文系统地回顾了近年来关于西太平洋暖池热状态通过西北太平洋季风槽影响TCs活动年际和年代际变化的影响过程及其机理的研究。此外,文中还指出了关于西太平洋暖池对西北太平洋上空季风槽和TCs活动变异的热力和动力作用需进一步深入研究的科学问题。

太平洋和印度洋在南海夏季风爆发年代际变化中的作用

利用1951～1998年多种大气和海洋资料,研究了太平洋和印度洋在南海夏季风爆发中的作用。结果表明,影响南海夏季风爆发早晚的因素存在着年代际变化:1951～1970年,印度洋起主要作用;1970～1998年西太平洋起主要作用。该年代际变化主要是1970年前后北极涛动(AO)的跃变以及西太平洋副高强度变化的结果。1951～1970年间,AO指数为负值,北印度洋出现西风异常,同时西太平洋副高强度偏弱,有利于南海夏季风早爆发。此时,北印度洋纬向风成为控制南海夏季风爆发的主要因素。同时,南印度洋副热带偶极子(IOSD)对南海夏季风的爆发也具有一定影响。当IOSD为正偶极子[西南印度洋海表面温度异常(SSTA)为正,印度洋的其它区域为负]时,北印度洋盛行西风异常,南海夏季风爆发偏早;反之偏晚。1970～1998年间,AO指数为正值,北印度洋盛行东风异常,同时西太平洋副高强度偏强,不利于南海夏季风爆发。在此期间,西太平洋暖池热含量成为控制南海夏季风爆发的主要因素:当西太平洋暖池热含量为正异常时,南海夏季风爆发早,反之偏晚。

春夏季节转换中西太平洋副热带高压东移与大尺度环流和温度场变化关系

分析了由春向夏的季节转换过程中西太平洋副热带高压与大尺度环流和温度场之间的变化关系。结果表明:4月份,西太平洋副热带高压开始表现出向东移动特征,6月份它与向西移动的北美副高在东太平洋120-160°W区域合并。这一期间,沿15-20°N之间的纬圈环流同时表现出向东移动特征,该纬圈环流的上升支位于南海-西太平洋暖池一带,下沉支主要位于东太平洋180°-120°W区域。伴随上述变化,位于北半球太平洋的局地Hadley环流在纬向随时间表现出东强西弱变化特点。西太平洋副高向东移动与15-20°N之间的纬圈环流和130°W东太平洋局地Hadley环流在15-25°N上空交汇、下沉密切相关。在由春向夏季节转换中,大气和海表温度关于赤道季节转换速率沿纬向表现出东慢西快差异,上述变化为西太平洋副热带高压的向东移动提供了有利的气候背景。

前期西太平洋暖池热含量异常对中国东北地区夏季降水的影响

利用日本气象厅历史海温资料、NCEP/NCAR再分析资料、哈得来环流中心海表温度资料和降水资料,研究了1951—2010年中国东北地区夏季降水与前期西太平洋暖池(简称暖池)热含量异常的关系,并对可能影响途径进行了探讨。结果表明,中国东北地区夏季降水与前期暖池热含量有密切的负相关,前期10—11月暖池关键区(15.5°—20.5°N,125.5°—135.5°E)0—200 m热含量高(低)是预报中国东北地区夏季旱(涝)的一个很好的指标。前期暖池热含量异常激发的夏季东亚-太平洋型遥相关(EAP)和中纬度高层沿亚洲西风急流东传波列的存在,可能是影响中国东北地区夏季降水的主要原因。当前期10-11月暖池区热含量为负异常时,菲律宾反气旋异常持续存在,夏季东亚-太平洋遥相关型出现,导致西太平洋副热带高压西伸加强,中国东北地区局地异常低气压和鄂霍次克海阻塞高压形成。同时,高空存在沿西风急流传播的遥相关波列,使得中国东北地区局地异常低气压和西太平洋副热带高压在日本附近增强,有利于中国东北地区夏季降水偏多;反之亦然。