过去60年中3—5年时间尺度的强ENSO过程与平流层环流异常的滞后耦合及其机理

基于1950—2009年60a月平均Nino3指数和NCEP/NCAR第一套等压面再分析资料,关注3—5a时间尺度的强ENSO过程与平流层环流年际异常的时空联系及其机理,通过对此期间出现在3次持续强ENSO阶段中的11次3—5a时间尺度的强ENSO过程的诊断表明,平流层环流的年际尺度异常与3—5a时间尺度的强ENSO循环过程密切耦合。极夜急流强度趋于在ENSO暖/冷峰值之后减弱/加强,最大异常值多滞后ENSO峰值约1/4周期(接近1a),出现在ENSO峰值之后的下一年冬季;且3—5a时间尺度的ENSO峰值愈强,滞后约1/4周期出现的热带外平流层纬向风的年际异常也愈强;平均而言,这种年际时间尺度的耦合关系,也对实际的季节尺度平流层极涡振荡的强度和性质有显著的调制作用。进一步研究这种滞后耦合关系与年际时间尺度的行星波活动异常的联系发现,在暖ENSO峰值所在的当年冬季,对流层高层被强迫出年际时间尺度的太平洋-北美(PNA)型异常环流,而与冷ENSO峰值相对应的是相反的太平洋-北美异常型;这种太平洋-北美型与平流层热带外地区的行星波1波的发展相联系;在ENSO峰值之后的下一年冬季,太平洋-北美型环流减弱但对流层高层的主要异常分布在中高纬度,多对应着平流层行星波2波的显著增强,与平流层极区最强的高度异常相联系。行星波活动所引起的经向动量通量和经向热量通量的辐合、辐散异常对平流层滞后异常响应的贡献,存在显著的阶段性差异,在不同的阶段两者可以共同起作用,也可以分别起作用。

热带大气对EI Nion和La Nina的动力响应

利用1951－1992年的热带太平洋每月海表温度资料，采用3－5年带通滤波，得到SSTA在这种时间尺度的低频振荡（LF），SSTA的LF振荡的经验正交分析第1主分量的时突变化突出地表现了E1 Nino和La Nina循环的特征。对热带大气环流850hPa月风场异常进行3－5年带通滤波，再对纬向风作经验正交分析，得到第1主分量明显地表现了热带大气环流在纬向上不均匀分布的循环特征。为了探讨上述两个循环的物理关系，建立了一个简单的热带大气模式，其中包括蒸发，感热和风场之间的反馈以及凝结潜热和流场的反馈作用。当E1 Nino和La Nina所形成的SSTA为定常已知的分布时，模拟了热带大气纬向风和降水对海表温度异常的响应。