东太平洋赤道海温对大气环流的影响

东太平洋赤道冷水区海温(0°-10°S，180°W-90°W57纲格历年逐月海温距平和，本文用SST表示)，是三大洋中海温变化最大的海区。研究表明，SST变化对世界及我国天气、农业和海洋渔业等均有显著的影响。因此，近年来SST对大气环流影响的研究颇受重视。本文在前人研究的基础上，进一步分析了1950-1980年间，SST对北半球副高、北太平洋副高、西北太平洋副高、印度副高等(本文统称副高)及中高纬度一些永久或半永久性大气环流系统滞后半年左右的相关关系，以探讨东太平洋赤道海温与我国及世界天气遥相关的物理过程。

基于数值试验的南海越赤道气流与夏季赤道中东太平洋海温异常的关系研究

本文利用1979~2020年HadISST月平均海表面温度(Sea surface temperature, SST)资料,驱动改进的NCAR CAM5大气环流模式进行长时间积分试验所得结果,与ERA5再分析资料进行比较,进一步分析验证了夏季赤道中东太平洋海表面温度异常(Sea surface temperature anomalies, SSTA)对南海(South China Sea, SCS)低空越赤道气流(Cross-Equatorial Flow, CEF)强度的影响,研究表明:数值试验结果与观测分析结果较为一致,即夏季赤道中东太平洋SSTA对同期SCS CEF (SCEF)强度变化产生重要影响,存在显著正相关。当夏季赤道中东太平洋SSTA偏暖时,引起Walker环流及东亚局地Hadley环流异常偏弱,对应澳大利亚北部及热带西太平洋海洋性大陆海平面气压(Sea level pressure, SLP)异常上升,北太平洋SLP异常下降,西太平洋南北向气压梯度增加,故SCEF易增强;反之亦然。

赤道东太平洋海温对东亚～西北太平洋温带气旋的影响

本文分析了东亚～西北太平洋较强温带气旋的气候特征及其与赤道东太平洋海温的关系。得出，厄尔尼诺年或厄尔尼诺持续年，较强温带气旋偏多的对应关系占优势。但当副热带高压偏强时，则较强温带气旋偏少。

春季赤道东太平洋海温异常对东亚大气环流春夏季节演变的影响

利用NCEP高度场、风场及OLR资料,分析了春季赤道东太平洋海温异常对东亚大气环流春夏季节演变的影响,结果表明春季赤道东太平洋海温偏暖年,南海-菲律宾附近出现异常反气旋,西太平详副高偏强偏西（副高5月占据南海）,南海季风爆发迟;而春季海温偏冷年,南海-菲律宾附近出现异常气旋,西太平洋副高偏弱偏东（副高5月东移出南海）,南海季风爆发早。数值试验说明春季赤道东太平洋海温异常不仅对东亚大气环流春季季节变化有明显影响,而且此影响可持续到夏季。

山西省夏季降水与赤道东太平洋海温关系初探

利用山西省58个台站1960-2009年有观测记录的50 a夏季降水资料和NCEP/NCAR逐月再分析位势高度场、NOAA逐月海温场资料,研究了山西省旱、涝年大气环流特征差异,并进一步讨论了山西省夏季降水异常与赤道东太平洋(Nino区)海温异常的关系。研究结果表明:山西省夏季降水异常年从前期春季到同期夏季,欧亚中高纬度500 hPa位势高度的大气环流存在异常,尤其是乌拉尔山高压脊、贝加尔湖低槽及西太平洋副热带高压等大尺度环流系统都有明显的变化;850 hPa风场上蒙古气旋南部纬向风的异常,以及我国东部到华北地区经向风(东亚夏季风)的异常,是直接影响山西省夏季降水的重要环流因子;赤道东太平洋秘鲁冷水舌和太平洋东岸暖水舌均是山西省夏季降水的敏感区,Nino区域前期海温异常对山西省夏季降水有显著的影响,即Nino区域前期海温偏低有利于山西省夏季降水偏多。

赤道太平洋次表层海温异常年际和年代际变率特征与ENSO循环

用美国马里兰大学提供的海洋同化(SODA)月平均资料,分析了赤道太平洋次表层海温异常年际和年代际变率的演化特征,讨论了它们对ENSO循环的影响.结果指出,赤道太平洋次表层海温异常年际和年代际变率具相似的ENSO模分布和演变过程,二者均以赤道西太平洋暖池次表层海温显著的异常中心与赤道东太平洋表层海温异常中心显著反号为主要分布特征,其演变过程通过赤道西太平洋暖池次表层海温异常中心沿海洋气候温跃层向东向上传播来完成.赤道西太平洋暖池次表层海温异常年际变率决定了ENSO循环,年代际变率对ENSO循环也有重要影响,其影响主要在中太平洋, 造成ENSO模的年代际变化.当年代际变率处于正常状态时,ENSO循环基本上是东部型冷暖事件之间的转换;当年际和年代际变率位相相同时,ENSO事件强度将会加强和持续,并出现中部型ENSO事件;当二者位相相反时, ENSO事件强度将会减弱.

春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义 ,在此基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系 ,并进一步分析了春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明 ,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季 ,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西 ;偏冷年副高偏北、偏弱、偏东 ,冷年 6月副高北跳较暖年显著 。

山东省夏季降水与赤道中东太平洋前期冬季海温对应关系的年代际变化

基于NCEP再分析资料的月平均500 h Pa高度场、NOAA月平均海温资料和山东省121个测站逐月降水资料,对1961—2015年山东省夏季降水与赤道中东太平洋海温对应关系的年代际变化进行研究。结果表明,山东省夏季降水在1970年代中期以及1980年代末、1990年代初发生了明显的转变。其中,在1970年代中期以前,山东省夏季降水量为线性减少趋势,总量偏多,而在1990年代以后,无明显变化趋势。山东省夏季降水与赤道中东太平洋前期冬季海温的关系在转变前后有明显差异:在1970年代中期之前,二者为反位相关系;1990年代之后,二者转为同位相关系。此外滑动相关结果也显示,1990年代以前,山东省夏季降水与Ni1o3区前期冬季海温为负相关关系,1990年代之后,二者为正相关关系。进一步研究发现,山东省夏季降水与西太平洋副热带高压之间的相关关系也发生了年代际变化:在前一时期,山东省夏季降水偏多年份的水汽主要来自东亚夏季风的输送;在后一时期,山东省夏季降水偏多的年份水汽主要来自El Ni1o次年夏季副热带高压西侧偏南气流的输送。

淮河夏季降水与赤道东太平洋海温对应关系的年代际变化

基于我国台站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和NOAA的ERSST资料讨论了淮河夏季降水与赤道东太平洋海表温度对应关系的年代际变化。结果表明:淮河夏季降水在20世纪70年代中期发生了一次明显的突变,在突变之前,其降水呈线性减少趋势,而在其后降水呈线性增加趋势;同时,淮河夏季降水与前期ENSO的对应关系在突变前后有明显的差异,在突变前,降水与赤道东太平洋的海温为显著的负相关,而在突变后,相关值转为弱的正相关。滑动相关结果显示:近20年是整个研究时段中二者对应关系最弱的时期。进一步研究发现:淮河降水与西太平洋副热带高压位置和强度的对应关系也在20世纪70年代中期前后经历了一个年代际变化,在突变前,淮河夏季降水与副高强度呈正相关,突变后则为负相关。其中淮河8月降水在突变前主要受副高脊线位置和副高北界影响,突变后则主要受副高面积和强度影响。即ENSO对淮河夏季降水预测的参考意义正在减弱,同时副高对降水的作用方式正在转变。

赤道太平洋次表层海温距平的EEOF分析及与厄尔尼诺的关系

通常气候变量场在时间上存在着显著的自相关及交叉相关,扩展的经验正交函数(ExtendedEOF,以下记作EEOF)分析是在经典的EOF基础上发展而来的,它同时考虑了要素的空间和时间相关性,可以得到变量场的移动性分布结构。本文通过对赤道太平洋次表层海温距平(SOTA)场的EEOF分解,发现第一特征向量是关于ElNino的模态,它反映了ElNino的发生持续消亡的整个过程,对应的时间系数(第一主分量)与Nino3指数有很好的同时相关。第二特征向量是关于西太平洋暖池的模态,它反映了西太平洋暖池从暖位相到冷位相(同时东太平洋从冷位相到暖位相)的过程,第二主分量与滞后6～10个月的Nino3指数有很好的相关性。这两个主分量不但有助于了解赤道太平洋海温异常的过程,而且为厄尔尼诺的预报提供了重要线索。

赤道太平洋海温异常对宁夏7月降水的影响

基于1981—2018年宁夏7月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料及ERSSTv5海温资料,分析宁夏7月降水变化规律及其成因,探讨赤道太平洋海温异常对降水的影响。结果表明:(1)7月降水以年际变化为主,2000年之后降水的极端性和异常性增强。(2)7月中高纬500 hPa位势高度距平呈“西低东高”分布型,其中,巴尔喀什湖为负高度距平,中国华北、东北至日本海为正高度距平。低纬孟加拉湾—南海附近低值系统活跃,同时配合700 hPa来自西北太平洋异常偏南风的水汽输送,造成宁夏7月降水异常偏多。(3)21世纪以来赤道太平洋海温对宁夏7月降水的指示意义增强,特别是在ENSO衰减位相的冬末春初,当前期赤道太平洋呈“西暖中冷”(“西冷中暖”)的偶极型分布时,7月副热带西太平洋异常气旋(反气旋)对水汽的输送起到重要作用,配合500 hPa“西低东高”(“西高东低”)的异常形势,使得宁夏7月降水更容易表现出异常偏多(偏少),一定程度上反映出中部型ENSO事件对宁夏降水的影响。

金沙江水文过程对赤道中东太平洋海温的响应

赤道中东太平洋海温异常变化对气象和水文过程具有强烈干扰,金沙江流域降水和径流特征对该区域海温异常的响应对整个长江流域旱涝灾害的发生有重要影响。综合EOF方法、相关分析与集中期方法,通过分析金沙江流域1981～2010年间流域内降水对赤道中东太平洋Nino3.4区海温的滞后响应期及降水对径流的超前影响期,确定了径流对海温的滞后响应期。结果表明,金沙江降水对赤道中东太平洋海温的滞后响应存在短期(4个月)和长期(11～12个月)两种时距;多数年份,流域内降水对径流的超前影响期为1个月;一般情况下,金沙江径流对赤道中东太平洋海温的滞后响应模式亦分为短期(5个月)和长期(12～13个月)两类。结果可为海温异常引起的金沙江流域旱涝灾害及径流丰、枯事件预警提供依据。

与广东持续性干旱事件有关的两类海温异常型

利用1961—2005年广东省86个常规地面观测站降水资料、ERSST全球月平均海温资料以及NCEP/NCAR大气多要素再分析资料,分析了广东跨季节持续性干旱事件(下称广东干旱)与海温外强迫之间的关系及其物理过程。结果表明,与广东干旱相关的海温异常有赤道东太平洋海温负异常型(即La Ni^na型)、赤道中太平洋海温正异常型两种类型。约在1975年之前,广东干旱基本上属于LaNi^na型;在1975年之后,除了La Ni^na型外,赤道中太平洋海温正异常型干旱出现概率明显增加。可见,在全球气候变暖的背景下,广东干旱成因更复杂。近几年来广东干旱频繁发生,与赤道中太平洋海温正异常型出现概率增加有关。La Ni^na型、赤道中太平洋海温正异常型与广东干旱之间都存在物理上的联系,不同的海温异常型对广东干旱影响的物理过程有所不同,即使同一种海温异常型对不同季节的影响过程也有所不同,然而所有物理过程最终都是通过改变和削弱降水所需的动力条件或水汽条件,从而造成局地干旱的发生。

海南岛秋季降水异常对应的热带大尺度环流和海温

海南岛的地理环境特殊,具有独特的降水变化特征。作者利用海南岛7个站的月降水资料、NCEP再分析资料及NOAA的海温资料,研究了近45年海南岛降水的变化规律,并给出了产生降水异常的一个可能的物理机制。结果表明,海南岛降水具有明显的季节变化,一年中秋季的9、10月份降水最大,而且这两个月降水的年际方差占全年降水总方差的47.1%。秋季降水的年际异常对应的环流形式主要表现为对流层中下层存在的两个异常的气旋和反气旋中心。当降水偏多时,有两支异常的气流分别从热带太平洋和印度洋吹向海南岛附近地区,为该地区提供了更多的水汽,有利于岛上降水。而当降水偏少时,两支异常的气流变为从大陆吹向海洋,使海南岛上空水汽偏少,不利于岛上降水。另一方面,这种与秋季降水异常对应的环流异常是由赤道中东太平洋海表温度异常造成的,异常的海温将使热带地区的沃克环流发生异常,并最终使海南岛附近环流发生异常,导致降水异常。

热带太平洋和热带印度洋次表层海温异常信号的传播与联系

利用太平洋和印度洋表层与次表层月海温距平信号沿不同纬向-时间剖面的传播分析,发现赤道东太平洋海温异常的El Nino事件和赤道印度洋海温异常的Dipole事件分别与沿赤道太平洋东传的次表层海温异常信号和沿赤道外印度洋西传的次表层海温异常信号同期到达东太平洋和西印度洋有着内在的联系.在赤道和赤道外16°N之间的热带北太平洋,次表层海洋中存在着海温异常信号传播的一条回路,El Nino事件就发生在暖信号到达赤道东太平洋的时候.次表层海温异常沿赤道太平洋的东传和沿赤道外印度洋的西传分别是El Nino事件和Dipole事件发生的海洋学早期信号.

南方涛动、热带海温与西北太平洋副高的联系

本文应用统计方法,首先探讨南方涛动指数与西北太平洋副热带高压的联系,然后分析赤道和热带太平洋区域海温对南方涛动的响应情况,同时分析南方涛动响应区域的海温与当时及滞后的西北太平洋副热带高压的联系,从中探讨南方涛动、厄尔尼诺海温异常及西北太平洋副热带高压之间的一种可能的相互作用机制。

东赤道太平洋海面温度与中国气温的关系

本文分析了东赤道太平洋海表温度(SST)异常与我国气温异常的关系。结果表明:秋季东赤道太平洋SST与长江流域的翌年春季季温有显著的正相关关系;而华南地区则在冬季和翌年春季与东赤道太平洋SST有明显的正相关。长江流域在埃尔尼诺年的夏季月温是显著偏低的;长江流域和华南地区的12月气温和翌年4月气温与11月东赤道太平洋SST的气温有显著的正相关。

利用神经网络计算方法建立太平洋副高活动的预报模型

基于赤道附近海温和副热带高压相关性的观测和研究事实 ,利用人工神经网络的 BP模型及其优化算法建立了近赤道海温同西太平洋副热带高压面积指数之间的预报模型 .该模型可根据月平均的近赤道海温和副高面积指数的前期分布 ,预报出其后 3个月副高面积指数的基本走向和变化趋势 .该模型具有较高的拟合精度 。

基于小波分解和最小二乘支持向量机的ENSO集成预测

用小波分解和最小二乘支持向量机相结合的方法,建立了ENSO的集成预报模型。该方法将复杂海温系统分解为相对简单的带通分量信号,然后建立分量信号的独立预报模型,最后对预报结果进行集成。试验结果表明,模型在保留预报对象主要特征的前提下,有效地降低了预报难度,集成预报准确率和预报时效均较传统方法有明显的改进和提高。

自适应网络模糊去噪与副高异常影响因子的诊断检测

基于自适应网络模糊推理系统 ANFIS,讨论了从实际信号中检测识别系统的主要影响因子 ,进而滤除其干扰的方法途径 ,进行了相应的去噪试验 ;