东部和中部型El Nino事件对云南冬季降水影响的差异分析

利用1981-2017年云南125个站逐日降水观测资料和NCEP再分析资料,对比分析了两类El Nino事件期间云南冬季的降水差异,发现东部型El Nino有利于冬季云南大部地区降水显著偏多,而中部型El Nino的影响却不明显。进一步从两类事件相应的大气环流等方面分析了造成降水差异的物理原因。研究表明:(1)东部型El Nino年,Walker环流在西太平洋为异常强的下沉气流,西太平洋副热带高压偏强偏西,Hadley环流在20°N为异常上升气流,造成云南水汽输送和辐合加强,中高纬度巴尔喀什湖和贝加尔湖脊发展,冷空气沿高原东侧南下影响云南,冷暖空气在云南频繁交汇,导致云南冬季降水日数明显偏多,相应降水偏多;(2)中部型El Nino年,Walker环流在西太平洋下沉支强度较东部型弱,相应的西太平洋副热带高压较东部型偏弱偏东,Hadley环流在20°N为下沉气流,对云南区域水汽输送影响较弱,同时中高纬度环流不利于冷空气南下影响云南,除对应冬季云南东部降水日数偏少外,对其他地区降水的影响不明显。

南海海平面对两类El Nino的不同响应

利用ECMWF ORAS4重构数据,分析了南海海平面异常(SLA)对东部型(EP)El Ni?o和中部型(CP)El Nino的不同响应特征。南海SLA在两类El Nino期间表现出不同的时空演变规律。对于东部型El Nino,南海空间平均的SLA在发展年的秋、冬季显著下降,最低可达-2 cm,并在次年开始上升,至次年冬季可达2 cm。空间分布上,在发展年秋、冬季,除越南东南部海域存在一个正异常中心外,在南海绝大部分海域,SLA均表现为显著的负异常;从次年春季开始,SLA负异常减弱,而越南东南部的正异常开始发展,直至冬季南海大部分海域以正异常为主。对于中部型El Nino,南海SLA在整个El Nino发展和衰退期间均表现为显著负异常,异常值始终维持在-2 cm左右,并且在空间上表现为全海盆一致的负异常模态。相比于传统的经验正交分解(EOF),季节EOF(S-EOF)能够更好地刻画南海SLA在两类El Nino期间的时空演变特征,S-EOF的第一模态表现为中部型El Nino模态,而第二模态更多地表现为南海SLA在东部型El Nino期间的演变特征。南海海平面在两类El Nino期间的不同变化主要是由于海峡通道处的热量平流输运异常所产生的热比容效应导致的,但是比容海平面的贡献主要集中在南海内区和南海东部等深水海域,对于南海西部等近岸海域,海平面的变化机制还有待进一步深入研究。

东部和中部型El Nio发展年中国区域夏季降水异常特征

分析了东部和中部型El Nio发展年海温分布特征及其对中国夏季降水影响的差异。结果表明:(1)东部型El Nio年的海温正距平中心发展快且强度比中部型El Nio年强。(2)两类El Nio发展年,中国夏季降水分布差异最大的是东北和华北地区,呈相反的分布,华南地区只是变化幅度不同,江淮流域降水一致偏少。(3)Walker环流分布的差异是两类El Nio年夏季降水分布差异的重要原因,其位于西太平洋地区下沉支的强弱以及有无上升支的分布,对西太副高和我国水汽的输送有明显影响。(4)500h Pa位势高度场的遥相关波列以及高低层大气的垂直运动也是造成两类El Nio年中国夏季降水分布差异的重要原因。

The Linkage between Two Types of El Ni?o Events and Summer Streamflow over the Yellow and Yangtze River Basins

It is generally agreed that El Nino can be classified into East Pacific(EP)and Central Pacific(CP)types.Nevertheless,little is known about the relationship between these two types of El Ni?o and land surface climate elements.This study investigates the linkage between EP/CP El Ni?o and summer streamflow over the Yellow and Yangtze River basins and their possible mechanisms.Over the Yellow River basin,the anomalous streamflow always manifests as positive(negative)in EP(CP)years,with a correlation coefficient of 0.39(-0.37);while over the Yangtze River basin,the anomalous streamflow shows as positive in both EP and CP years,with correlation coefficients of 0.72 and 0.48,respectively.Analyses of the surface hydrological cycle indicate that the streamflow is more influenced by local evapotranspiration(ET)than precipitation over the Yellow River basin,while it is dominantly affected by precipitation over the Yangtze River basin.The different features over these two river basins can be explained by the anomalous atmospheric circulation,which is cyclonic(anticyclonic)north(south)of 30°N over East Asia.EP years are dominated by two anticyclones,which bring strong water vapor convergence and induce more precipitation but less ET,and subsequently increase streamflow and flooding risks.In CP years,especially over the Yellow River basin,two cyclones dominate and lead to water vapor divergence and reduce moisture arriving.Meanwhile,the ET enhances mainly due to local high surface air temperature,which further evaporates water from the soil.As a result,the streamflow decreases,which will then increase the drought risk.

两类厄尔尼诺事件对次年山东夏季降水的影响研究

厄尔尼诺(El Nino)事件可根据海温极大值中心分为东部型El Nino和中部型El Nino。本研究通过观测资料研究了1979-2020年两类El Nino事件对次年山东夏季(6-8月)季节平均和月平均降水异常的影响。结果显示,中部型El Nino次年夏季西北太平洋反气旋较气候态偏北,进而增强东亚夏季风,使得山东夏季平均降水偏多。伴随着反气旋在季节内的北移,降水正异常在晚夏(8月)最为显著,而东部型El Nino次年夏季反气旋较气候态偏南偏弱。同期日本列岛地区由于东亚-太平洋遥相关负位相的出现产生异常气旋,山东地区受气旋西侧干冷北风控制,夏季降水偏少。由于气旋强度在季节内逐渐降低,所以山东干旱在初夏(6月)最显著。这些结果可以为未来山东夏季降水季节预测提供重要参考。

不同类型El Nio事件对黑潮流域影响的统计分析

利用全球海表面温度、海面流速、海平面异常、降雨和海面风场融合及再分析资料,采用相关分析和合成分析统计诊断方法,对1979-2014年发生的东太平洋和中太平洋El Nio事件对黑潮流域的影响进行分析,为黑潮流域及我国东南部气候变化预测提供参考。研究结果表明:前者对海表面温度的影响要比后者强烈,并经历了从降温到升温的效应转换;两者对黑潮流域海流流速的影响整体上呈相反状态,前者对东海PN断面海流流速起减缓作用,而后者对其流速起加速作用;对于黑潮流域的海平面异常,两者均没有明显的规律性影响;前者会引起黑潮流域降水增多,而后者则会引起黑潮流域降水减少。因此,东太平洋和中太平洋El Nio事件对黑潮流域的影响具有明显的差异。

两类El Nio发生前期大气海洋状况的对比分析

利用风场、20℃等温线深度、海表温度以及Wheeler和Hendon提出的逐日MJO指数资料,通过合成分析方法对比分析了EP型和CP型El Nino发生前各要素场的特征,以及近30年来两类El Nino事件发生前MJO活动的差异。结果表明,在赤道西太平洋,EP型El Nino的异常西风要早于CP型El Nino出现,其强度也远远强于CP型事件。EP型El Nino的异常西风在发生前2个月已东扩至东太平洋地区,而CP型El Nino的异常西风在El Nino事件发生前3个月东扩至日界线附近,此后也只维持在日界线以西。而在赤道东太平洋,不同于EP型El Nino,CP型El Nino事件在El Nino事件发生前始终有偏东风存在。EP型El Nino温跃层有明显的加深东移现象,温跃层的演变要超前于海表温度的变化。由MJO处于5-8位相的异常概率分布,可知EP型El Nino在中西太平洋的MJO活动要比CP型El Nino早发生,比较赤道纬向风平方的均方差,发现EP型El Nino发生前对应的MJO活动要明显地强于CP型El Nino事件。

两类El Ni■o事件对华南前汛期降水异常的影响

利用观测资料及模式结果探讨了EP/CP El Nino事件对华南前汛期(4-6月)降水异常的影响。结果发现,EP和CP型相关的华南前汛期降水异常分布之间存在明显月际差异,表现为4、5月EP(CP)型相关的降水异常以偏多(少)为主;6月则相反,EP(CP)型的降水呈负(正)异常分布。分析表明,EP型相关的4、5月偏强的副热带高压与850hPa上西北太平洋反气旋异常相配合,有利于水汽从海洋向陆地输送,且两广地区水汽辐合,降水异常偏多;而6月相关的500hPa异常场上对应偏强的东亚大槽,不利于水汽输送,且广东地区处于水汽辐散区,对应降水偏少。CP型相关的4、5月对应500hPa上东亚大槽偏强,不利于水汽往陆地输送,且华南为水汽辐散,降水偏少;6月的500hPa上呈现“+-+”的东亚-太平洋遥相关波列(EAP)型,华南地区为明显的水汽辐合,降水偏多。GFDL模式较好地再现了EP/CP型的4、5月降水异常分布及大气环流形势,但是对6月的模拟存在一定偏差。

两类El Ni?o事件对我国西南地区冬季降水的影响

采用1960~2014年西南地区93个站的逐月降水资料以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了东部型El Ni?o(EP El Ni?o)和中部型El Ni?o(CP El Ni?o)对我国西南地区冬季降水的不同影响。结果表明, EP El Ni?o年冬季和CP El Ni?o事件中1994/1995年、2002/2003年冬季,我国西南地区受异常偏东风影响,获得来自孟加拉湾和南海的水汽供应。同时,西南地区存在明显的幅合上升运动,上升运动异常增强,对流加强,导致西南地区冬季降水偏多;而CP El Ni?o事件中1968/1969年、1977/1978年,2004/2005年、2009/2010年冬季,我国西南地区受异常西北风影响,来自孟加拉湾和南海的水汽减少。同时,西南地区存在明显的幅散下沉运动,上升运动异常减弱,对流减弱,导致西南地区冬季降水偏少。

厄尔尼诺事件对中国夏季水汽输送和降水分布影响的新研究

基于1961—2016年中国地面台站降水观测资料和多种再分析资料,分析了东部型和中部型两类厄尔尼诺事件对中国夏季水汽输送和降水的不同影响。结果表明:(1)厄尔尼诺事件对中国夏季降水的影响在发生当年和次年有明显的不同,主要影响是在其发生的次年,中国大部分地区的夏季降水明显偏多。(2)东部型厄尔尼诺事件当年夏季,西北太平洋副热带高压(副高)偏东偏弱,水汽输送条件较弱,不利于中国大范围降水的发生;中部型事件当年夏季,低纬度印度洋和西太平洋蒸发异常偏强,来自阿拉伯海、孟加拉湾和西北太平洋向华南地区的水汽输送和净水汽收支增加,有利于华南地区降水的异常增多。(3)东部型厄尔尼诺事件次年夏季,副热带太平洋蒸发异常偏强,副高西伸,由于东亚-太平洋(EAP)遥相关型的建立,副高西侧的强西南气流将来自太平洋蒸发的大量水汽持续输送至中国中东部地区。此外,在东亚-太平洋遥相关型影响下中高纬度地区建立了亚洲双阻型环流,其间的低槽冷涡与上游阻高之间的强偏北气流有利于北冰洋的水汽持续输送到西北和华北北部地区,中国大部分地区净水汽收支均增加,中国北方和南方地区的降水均产生了明显的同步性增多响应,形成了南北两条异常雨带。中部型厄尔尼诺事件次年夏季,副高较常年偏西且偏北,来自太平洋蒸发的大量水汽输送到江淮地区,使其净水汽收支增加和降水偏多。因此,厄尔尼诺事件的发生不仅对长江流域和淮河流域等南方地区的降水有重要影响,对华北、东北和西北地区的降水异常也有相当的作用。

东部型和中部型厄尔尼诺事件对山东夏季降水的不同影响

利用1951—2017年NOAA月平均海面温度、NCEP/NCAR的再分析资料以及中国160站月降水观测资料,通过分类合成分析方法研究了东部型(eastern Pacific,EP)和中部型(central Pacific,CP)厄尔尼诺(El Nino)事件当年及次年对山东夏季降水年际变化的影响。结果表明,两类El Nino发生年,山东夏季降水均较常年显著偏少,但EP El Nino对山东夏季降水的影响强度和范围略弱于CP El Nino:EP El Nino发生年夏季,仅鲁西北部分地区以及胶州湾附近降水较常年显著偏少,而CP El Nino当年夏季山东全区降水较常年显著偏少。EP El Nino和CP El Nino次年对山东夏季降水异常的影响呈反位相,且影响大值区空间位置也完全相反:EP El Nino次年夏季山东东部尤其是半岛地区降水较常年异常偏少(青岛地区最为突出),而CP El Nino次年夏季山东中部和北部尤其是西北部地区降水较常年异常偏多。EP El Nino当年和次年夏季、CP El Nino当年夏季500 hPa高度场异常分布形势不利于西北太平洋副热带高压的北上,850 hPa风场为偏北风和偏东风异常,山东水汽输送条件差,水汽无明显辐合,造成大部分地区降水偏少。CP El Nino次年夏季西北太平洋副热带高压偏强,位置偏西偏北,850 hPa显著西南风场异常,山东中西部水汽辐合明显,这些是降水偏多的重要原因。

两种厄尔尼诺类型期高原地区大气环流的对比分析

本文利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了增温区域不同的两类El-Nino事件各阶段的特征,及其次年夏季高原地区的风场、温度场以及高原上空的南亚高压的高度场分布特征。结果表明:对风场环流的不同影响主要表现在:从垂直剖面图来看EP型整体都是东风增强,而CP型在对流层的中下层为西风增强,上层为东风增强;200h Pa风场EP型高原上空为异常东风,而CP型为一异常切变线,北边异常东北风,南边异常东南风;500h Pa风场EP型表现为异常东北风,CP型为异常东南风。对温度场的不同影响主要表现在:EP型在高原上空对流层中层和高层各有一个负异常中心,而CP型只在中层有一个负异常中心;对南亚高压的不同影响主要表现在:EP型南亚高压中心位置偏东南,而CP型南亚高压中心位置则偏北。

对厄尔尼诺事件分类结果不一致原因的初步分析

当前厄尔尼诺-南方涛动事件在很多研究中被分为两类—CP(Central-Pacific)型和EP(Eastern-Pacific)型,但分类过程中存在一定的不确定性和差异性。本文通过对以往研究的比对及赤道太平洋海温异常的时间变化分析,联合对统一尼诺区域热中心位置变化的分析研究,发现:1)对于明确分类的厄尔尼诺类型,统一尼诺区域的纬向热中心位置异常与大部分文献结果吻合;2)1982年以来,所有厄尔尼诺事件,不论为哪种类型甚至未明确分类事件,在初始阶段都伴随着程度不同的中太平洋区域增温现象,显示不同种类的厄尔尼诺事件之间可能有着深刻的内在联系;3)所有的厄尔尼诺事件中,统一尼诺区域热中心异常位置都处于动态变化的过程中,位置变动幅度和方向都不尽相同。本研究认为,厄尔尼诺事件的分类可能不能局限于静态的分类,而需要进一步的动态指数以丰富对厄尔尼诺事件的特征描述。本文首次主要从统一尼诺区域热中心的动态变化特征角度部分解释了厄尔尼诺分类过程中大部分事件不能明确或者不能统一归类的原因,具有一定的参考意义。