南海夏季风爆发与西太平洋暖池区热含量及对流异常

利用1955～1998年逐月的上层海洋热含量资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了南海夏季风爆发与热带西太平洋暖池区热含量异常的关系,并对影响过程进行了探讨。结果表明:(1)热带西太平洋暖池区是热带上层海洋热含量变化最大的区域,暖池区的热含量的变化与ENSO关系密切,是ENSO循环的重要组成部分,也是影响南海夏季风爆发最明显的地区。(2)南海夏季风爆发与前期(特别是前期冬、春季)暖池热状态的变化有密切关系,当前期暖池热含量高时,南海夏季风爆发早,反之爆发晚,这与由暖池变化所产生的上空大气的对流活动密切相关;4月暖池区热含量高(低)是预报南海夏季风爆发早(晚)的一个很好指标。(3)西太平洋暖池区热含量正异常时,辐散中心位于南海—西太平洋,对流强,西太副高弱且位置偏东,季风环流(印度洋纬向环流和经向环流)和Walker环流为正距平环流;正距平的季风环流有利于低空西到西南气流的加强,南海夏季风爆发早,反之爆发晚。由暖池变化所引起的大尺度季风环流和Walker环流的异常变化可能是影响南海夏季风爆发的一个重要动力机制。

西太平洋暖池区热含量和海表温度与江南春雨的相关性对比研究

利用Scripps和GODAS(Global Ocean Data Assimilation System)月平均海温资料,NOAA(National Oceanicand Atmospheric Administration)提供的逐月扩展重建海表温度资料以及中国气象局气象信息中心提供的中国753站逐日降水资料,分析了江南春雨的时空分布特征,通过SVD(Singular Value Decomposition)、时滞相关方法从预报的角度对西太平洋暖池区海表温度和热含量与江南春雨的关系进行对比分析。结果表明:近50 a江南春雨空间分布的主要模态为全区一致型分布,其次为南北反向型,第三模态表现为东西反向型;西太平洋暖池区热含量与江南春雨强度的关系比海表温度更为密切,从相关区域的集中性、稳定性及相关显著性和预报超前性等方面综合考虑,推荐将热含量作为预报江南春雨的首要因子。热含量影响江南春雨的敏感海区位于4°N^16°N,130°E^170°E,预报关键时段为前一年7~12月。

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。

西太平洋暖池热含量时频特征的区域性

根据 1 95 5— 1 999年间的JEDAC月平均海温资料 ,利用Morlet小波变换方法 ,对西太平洋暖池东、西代表区热含量的时 (间 ) -频 (率 )特征进行了分析 ,并用交叉谱分析方法探讨了两海区热含量间的耦合振荡。结果表明 ,暖池热含量的时频特征具有明显的区域性 ,即暖池东、西区热含量的年际和年代际变化都是反相的 ,且其年际变化的时频特征有较大差异 ;暖池东、西区热含量间主要存在着年际 ( 4 3个月 )和年代际 ( 1 72个月 )

西太平洋暖池热含量年际变化及其对东亚气候异常的影响

利用1980-2010年共31个冬季的GODAS海洋同化资料，以5～366m次表层海温构造西太平洋暖池区域的热含量，分析了冬季西太平洋暖池次表层热含量的时空特征、持续性以及对其邻近区域的气候异常影响，结果表明：（1）整体一致性分布是冬季西太暖池区次表层热含量年际变化的主导模态，其时间系数的年际振荡较好地代表了暖池区次表层热状况的年际异常。暖池区热含量的变化与ENSO事件联系密切，它能保持超前两季以上的显著自相关，持续性较赤道中东太平洋海温异常更为稳定。佗）冬季暖池区热含量异常对后期春、夏季暖池热状况产生持续影响，相应的暖水体积变化导致暖水的经向输送及垂直交换，对后期春夏两季暖池及邻近区域尤其是菲律宾海的表层海温、海表热通量变化有较大影响。（3）冬季暖池区热含量上升对应春季菲律宾海以东洋面OLR数值下降以及降水偏多，所引起的对流活动加热异常导致热带及副热带西北太平洋位势等压面抬升，进而对西太副高产生影响。之后，此区域相应的海表热通量交换加强，对流层低层形成强大的异常气旋，海气相互作用加强，加上对流加热异常，使得冬季暖池热含量异常与夏季副热带高压变化联系更加紧密。因此冬季暖池区热含量可作为春、夏季西太副高变化和西北太平洋夏季风强度的有效预测因子。

前期西太平洋暖池热含量异常影响长江中下游夏季降水的可能途经

利用日本气象厅历史海温资料、NCEP/NCAR再分析资料、海表温度和降水资料,研究了1951—2010年前期西太平洋暖池（简称暖池）热含量异常与长江中下游夏季降水的关系,及其可能影响途径.结果表明,前期暖池热含量与长江中下游夏季降水存在超前2个季节的显著负相关关系,前期11—1月（即上年11月—当年1月,下同）暖池关键区（166.5°E—173.5°W,7.5°S—3.5°N）0~200 m热含量的偏低（高）对长江中下游夏季降水偏多（少）的预测有重要指示意义.前期暖池热含量异常的持续存在,及其外强迫作用激发的具有一定斜压性结构的夏季东亚—太平洋型遥相关（EAP）,可能是影响长江中下游夏季降水的主要原因.暖池热含量在前期11—1月异常偏低导致其西北侧菲律宾异常反气旋形成并维持,夏季菲律宾异常反气旋向西北方向扩展加强,东亚沿岸EAP波列形成,使得长江中下游及其以东的西北太平洋副热带地区受异常气旋控制,且长江中下游地区为北方冷空气与南方暖湿气流的交汇区.同时,对流层高层东亚沿岸亦存在位置较中低层向西北偏移的EAP波列,长江中下游及其以南地区为异常偏强高压,高层辐散与中低层辐合相配合,有利于长江中下游地区对流发展和降水增多;反之亦然.

西太平洋暖池海域热含量场的变异及其影响

基于 1 95 5— 1 999年间太平洋月平均海温资料 ,利用经验正交函数 (EOF)分解法 ,研究了西太平洋暖池海域 ( 1 2 0°E— 1 60°W ,1 8°N— 1 6°S)热含量场的时空变化 ,并分析了该海域东、西区热含量变化与南方涛动、副热带高压及ENSO的关系。结果表明 ,暖池海域热含量场主要包括年变化型、年际变化型和年代际变化型三个模态 ,其主要变化周期依次为 1 .0、3.6和 1 3.7年。相关和合成分析表明 ,暖池东、西区热含量的变化均与南方涛动、副热带高压和ENSO循环有十分密切的关系。

前期夏季西太平洋暖池热含量对江南春雨的影响及其可能机理

利用GODAS海洋温度资料、中国753站逐日降水资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料讨论了前期夏季西太平洋暖池热含量异常对江南春雨的影响，并通过高低层环流异常解释了其可能过程和机制。研究结果表明：（1）前期夏季暖池区热含量影响春雨的敏感海区位于9°～16°N，150°～166°E，与春雨强度呈显著反相关，前期夏季关键区热含量的显著偏低是春雨异常偏多的强信号。（2）多雨年和少雨年大气环流差值场与夏季暖池热含量（取反号）回归的次年春季大气环流形态基本一致。低层菲律宾海异常反气旋西北侧的暖湿西南气流输送及江南地区高层辐散抽吸运动是造成春雨偏多的直接原因。（3）关键区热含量在前期夏季的异常偏低使低层异常反气旋在其西北侧触发生成，并在菲律宾海附近持续存在（前夏至当年春季），春季引导强盛的西南气流向江南输送水汽；同时，热含量异常偏低在我国大陆东部激发出高层异常气旋并持续维持（前秋至当年春季），导致春季西风急流轴异常南压，高层形成异常辐散中心，形成强烈的抽吸作用，导致江南春雨显著偏多。前夏热含量显著偏高引起江南春雨偏少的过程则与之相反。

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。

江南雨季降水与前期西太平洋暖池热含量异常的关系及其可能机制

利用日本气象厅提供的历史海温资料、Hadley环流中心逐月海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)资料、美国NCEP/NCAR再分析资料以及江南地区逐旬降水资料,研究江南地区4—6月(江南雨季,亦泛称为华南前汛期)降水与前期暖池热含量异常的关系,并对可能的影响机制进行分析。研究结果表明,前期暖池热含量与江南雨季降水有密切的负相关关系,前期7—8月暖池关键区(130. 5°～150. 5°E,3. 5°～11. 5°N)热含量高(低)可以作为预报江南雨季旱(涝)的一个很好的指标。前期暖池热含量异常对4—6月环流和降水有重要影响。冷水年,菲律宾异常反气旋导致副高西伸加强,显著加强了其西侧暖湿气流向江南地区输送,高层辐散抽吸作用导致江南地区对流上升运动增强,暖水年相反,表明冷(暖)水年江南雨季降水偏多(少)。就影响机制而言,在前期夏季,关键区南侧存在异常强西风,导致在秋末形成了菲律宾异常反气旋,以及关键区附近(东侧)有冷(暖)海表温度异常发展,在当年春季和夏初该反气旋移到菲律宾以北。直到4月,次表层冷水团上传导致冷SST异常维持并加强了该异常反气旋,其西侧西南暖湿气流将水汽从南海和菲律宾海地区源源不断地向江南地区输送。同时,西印度洋暖海温和赤道印度洋东风异常也逐渐发展增强,在热带印度洋形成东西向异常垂直环流,其下沉支始终在西太平洋维持,导致了菲律宾异常反气旋的维持,并进一步引起江南地区的水汽辐合和上升运动。同时,副热带西风急流轴南压引起的高空强辐散,也有利于上升运动和对流活动在江南地区发展。正是上述过程和机制,导致了前期热含量异常偏低(高)时,我国江南雨季降水偏多(少)。

西太平洋暖池海域上层海洋热盐含量初步研究

基于2001年1月—2014年7月期间的Argo温盐剖面资料,利用循环平稳经验正交函数(CSEOF)分解、最大熵谱分析和相关分析等方法,研究了西太平洋暖池海域上层海洋热盐含量的空间分布、季节和年际变化特征,并探讨了其可能的变化原因。结果表明,暖池海域次表层热含量的变化要远远大于表层,盐含量以表层变化为主,次表层变化不大,且热含量受ENSO事件影响较大,而盐含量受ENSO事件的影响并不大,以气候态变化为主;CSEOF分析表明,暖池海域热含量第一模态空间场具有显著的东-西反相位年际振荡,盐含量第一模态则呈正-负-正的三极子变化模态,时间序列显示,热含量在2007年以后伴随ENSO事件经过了3次位相调整,盐含量在2007年以后只经过一次位相调整。进一步分析表明,热含量变化主要受到ENSO、局地风和纬向流的影响,而引起盐含量变化的原因更为复杂,其中纬向流和淡水通量对研究海域盐含量的影响均为正反馈效应。

西太平洋暖池热状态变异及其邻近地区对流活动特征

利用1981—2011年共31 a夏季的GODAS月平均次表层海温资料,以5~366 m次表层垂直平均海温表征西太平洋暖池热含量,分析了西太平洋暖池热状态变异及其邻近区域对流活动特征。结果表明：1）暖池区热含量异常变化最大,其季节变化与海表温度季节变化高度一致,年际变率大于海表温度的年际变率。2）暖池热状态以整体一致性正异常为主,其时间系数较好地体现了暖池区次表层热状况的年际变异特征。3）暖池邻近地区对流活动与暖池热状态异常密切相关：当暖池偏暖（冷）时,菲律宾周围关键区对流活动显著增强（减弱）,并且该关键区的对流活动受暖池热含量的影响可以追溯至前一年7月一直持续到当年9月。4）暖池热状态异常引起菲律宾周围关键区对流活动异常,进而激发出东亚地区夏季500 h Pa高度场上自低纬度到中高纬度正、负、正的东亚—太平洋（EAP）遥相关型分布特征;暖池暖（冷）异常时对流层低层在菲律宾以东洋面形成一个异常的反气旋性（气旋性）偏差环流。

西太平洋暖池热含量变化与东亚冬季风关系

利用1955-2003年NCEP\NCAR再分析资料和美国Scripps海洋研究所环境数据分析中心(JEDAC)提供的冬季热含量资料,采用小波分析、相关及合成分析等方法,分析了西太平洋暖池热含量变化特征及其与东亚冬季风关系。结果表明,西太平洋暖池热含量与东亚冬季风有着非常密切的联系,当西太平洋暖池热含量异常偏高时,对流层低层在菲律宾及以东洋面形成一个异常的气旋性环流,中国大陆上空形成一个异常的反气旋性环流,从而使得东亚冬季风在东南区加强,西北区减弱。

西太平洋暖池热含量年代际变化及其与东北夏季降水关系

利用日本气象厅历史海温资料与中国160站月降水资料及NCEP再分析资料,分析了近60a东北地区降水以及暖池热含量的变化特征和突变特征,并研究前期10-11月西太平洋暖池关键区（125.5-135.5°E,15.5-20.5°N）0-200m热含量异常与中国东北夏季降水的关系。结果表明,近60a东北夏季降水与前期10-11月暖池关键区0-200m热含量具有明显的年代际变化与突变特征,关键区热含量在90年代中期以后的增暖是一次突变。暖池热含量与东北夏季降水存在密切负相关,暖池发生增暖突变后负相关变好。冷水期与暖水期次年夏季东亚夏季环流呈显著相反特征,冷水期次年夏季东北地区受到有利于降水的环流系统影响,降水偏多;反之降水偏少。

东亚冬季风对西太平洋暖池热含量的响应

利用1955年-2003年NCEP＼NCAR再分析资料和美国Scripps海洋研究所环境数据分析中一0（JEDAC）提供的冬季热含量资料，采用小波分析、相关及合成分析等方法，分析了西太平洋暖池热含量变化特征及其与东亚冬季风关系。结果表明：西太平洋暖池热含量与东亚冬季风有着非常密切的联系，当西太平洋暖池热含量异常偏高时，对流层低层在菲律宾及以东洋面形成一个异常的气旋性环流，中国大陆上空形成一个异常的反气旋性环流，从而使得东亚冬季风在东南区加强，西北区减弱。

中国南方冬季降水与前期暖池热含量异常的关系及可能机制

利用日本气象厅提供的历史海温资料、美国NCEP/NCAR再分析资料、Hadley环流中心逐月海表温度资料以及1979-2010年中国冬季降水观测资料探讨了中国南方地区(华南)降水与前期暖池热含量异常的关系,并对可能的过程和影响机制进行了分析。结果表明,华南地区冬季降水与前期暖池关键区热含量有密切的负相关关系,前期6-7月暖池关键区(6.5°N-11.5°N,160.5°E-172.5°E)0~200 m热含量异常可以作为预测冬季降水的前兆信号。冷水年与暖水年合成的冬季大气环流差值场(冷水年减去暖水年)以及反号的暖池热含量指数回归的冬季大气环流场具有高度的相似性,发现东亚沿岸500 h Pa上存在一个异常遥相关波列,华南地区位于异常低值区,850 h Pa上受气旋性环流控制,高空辐散;菲律宾附近存在异常反气旋性环流,该反气旋显著加强了冷水年向华南地区的水汽输送,这种环流形势表明冷(暖)水年冬季降水偏多(少)。在前期夏季的海温、风场差值场和回归场上,北半球近赤道地区存在异常强西风,从而导致关键区西侧(东侧)有冷(暖)海表温度异常变化,在秋季末期冷海温异常的西侧形成了中心位于菲律宾附近的异常反气旋,该反气旋在冬季强度增强,其西北侧异常增强的暖湿气流向华南地区输送水汽;同时,中东太平洋暖海温异常激发的异常Walker环流在赤道西太平洋辐散下沉,进而加强菲律宾异常反气旋和华南地区的辐合上升运动。正是上述过程和机制,导致了关键区冷(暖)水年华南地区冬季降水偏多(少)。

热带西太平洋暖池域次表层水热含量变化及其与我国东部汛期降水和副高的相关关系

热带西太平洋暖池是太平洋中海气相互作用最活跃的海区之一,它在全球气候变化中起着极为重要的作用。 热带西太平洋暖池幅员广阔,占全球热带海洋面积的35—45％。它是全球大洋表面水温(SST)最高的海域,其SST终年都高于28℃。Andow(1987)的研究表明。

海洋上层热含量的分布特征、变化模态及观测手段综述

综述了近20年来国内外在有关西太平洋暖池热含量、热带西太平洋上层热含量与西太平洋年际变化事件(ENSO)的关系、热带太平洋上层热含量变化的主要模态以及热含量估算等方面所取得的主要研究成果。研究表明:(1)热带西太平洋暖池区是太平洋上层热含量异常变化最大的区域,上层热含量异常影响了暖池上空的环流(如南海夏季风、副热带高压系统)特征,进而影响气候;(2)赤道西太平洋温跃层以浅的热含量在ENSO发生之前有明显的积聚,其变化明显领先于赤道东太平洋SSTA的变化,领先时间可达数月之久,从而使热含量与ENSO的相关性,以及利用热含量的变异对ENSO进行更长时间的预报成为可能;(3)西太平洋上层热含量存在纬向变异和经向变异两种模态,其中纬向变异模态占主导地位,且超前经向变异模态;(4)由于海洋深层资料难以获取,各种仪器本身存在系统误差,以及采用不同的计算方法,对海洋上层热结构分布与变异的研究受到了一定的限制。随着由3000多个浮标组成的全球Argo实时海洋观测网的建成,Argo数据库每年可以提供多达10万个剖面(0～2000m层)的温、盐数据。Argo资料与其它海洋资料的结合,有助于研究全球海洋温、盐度和海流场结构及其变化规律,准确估算逐月甚至逐年的全球海洋热含量及其季节和年际变化将成为现实。

热带西太平洋暖池及其与南方涛动和副热带高压关系

热带西太平洋暖池是全球大洋表面温度最高的区域,也是全球海-气能量交换年总量最大的海域。它的维持和变化不仅对E1 Ni?o的发生、发展起着重要作用,而且对中高纬度大气环流的变化也有重要影响。近年来国内外对热带西太平洋暖池进行了许多实验和研究,取得了一些有意义的结果(王世平,1989;Wyrtki,1989;黄荣辉,1994;董敏,1994;Wajsowicz,1994)。但是这些研究多偏重于暖池对大气环流和东亚气候的影响方面,对暖池本身的主要特征及其变异方面的研究相对较少。