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摘要 本文以暖池区海水温度异常为纽带,联系三者相关性,分析东亚冬季风与ENSO的关系,认为异常冬季风影响到暖池区海表面温度正距平的向东传播,激发ENSO事件发生。
关键词 ENSO;东亚冬季风;暖池;关系
中图分类号 P732.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)04-0217-01
现代研究表明,发生在海洋中的厄尔尼诺(El Ni?觡o)事件和大气中的南方涛动(southern oscillation)密切联系,称之为ENSO[1-2]。Rasmusson和Carpenter通过资料分析,表明SST场变化在一定程度上影响大气风场变化。大气环流模式研究结果表明,称为南方涛动的大气年际变化主要是由热带太平洋SST变化引起的[3-4]。因此,对于ENSO事件,研究海气相互作用意义重大。
1 资料来源与计算方法
本文利用美国国家海洋和大气管理局(NOAA)1856—2012年月平均海温距平资料,网格点为2.5°×5°;1951—2010年全球平均海平面气压资料及1948—2011年海表面风场资料,网格点为2.5°×2.5°。采用10°~60°N每10°经度上12月至翌年2月陆(取110°E为代表)、海(取160°E为代表)气压差之和表示。如果Nino3.4区域(5°S~5°N,120°~170°W)海表温(SST)异常的5个月滑动平均超过 0.4 ℃≥6个月定义为El Ni?觡o事件,反之5个月滑动平均超过-0.4 ℃≥6个月定义La Ni?觡a事件。
2 结果与分析
2.1 Nino3.4指数与东亚冬季风指数的年际变化特征
2.1.1 Nino3.4指数年代际变化。1980—2000年El Ni?觡o振幅较往年加强,持续时间也变长。1999—2000年La Ni?觡a事件对应冷水期持续事件达5年,2000年后El Ni?觡o事件温度较往年低,影响全球气候异常。
2.1.2 冬季风指数年际变化。1951—2010年有14次东亚冬季风偏强,11次东亚冬季风偏弱。大部分El Ni?觡o事件暴发前东亚冬季风偏强,暴发后东亚冬季风迅速减弱;而La Ni?觡a事件则相反,总体对应情况没有La Ni?觡a事件对应关系好,且自1973年后东亚冬季风偏弱情况减弱,2000年后弱东亚冬季风减弱趋势又加强。
2.1.3 异常东亚冬季风与ENSO相互关系可行性分析。分析ENSO事件与东亚冬季风异常呈明显相关性,大部分冬季风异常后会发生ENSO事件。但1975—1995年两者相关性系数低于往年。1973—1995年Nino3.4区海温除随年代际周期振荡变化外,暖池区整体海温呈上升趋势;1973—2000年东亚冬季风偏弱情况有减弱趋势,对应暖池区1973—2005年海温升高年代关系,暖池区海表面海温逐年呈上升趋势,引发冬季风与ENSO事件相关性系数降低。
2.2 Nino3.4指数与西太平洋暖池指数分析
2.2.1 Nino3.4指数与暖池指数年际变化。El Ni?觡o(La Ni?觡a)事件发生与暖池区海温变化明显相关,暴发前一时期内,西太平洋暖池表层海温距平(SSTA)已有明显正(负)异常,东传到赤道东太平洋,El Ni?觡o(La Ni?觡a)即刻发生,暖池表层海温(SSTA)明显下降,正距平东传到赤道中东太平洋导致El Ni?觡o 事件发生。随着年代际变化,暖池海表面温度呈上升趋势,El Ni?觡o(La Ni?觡a)振幅也增强。
2.2.2 Nino3.4指数与暖池指数具体关系的研究。分析Nino3.4区海温对暖池区海温滞后可知,暖池區海温异常升高半年后,Nino3.4区海温也升高,说明El Ni?觡o事件暴发前暖池区海温升高。异常东亚冬季风引起异常暖池区海温正距平(SSTA)东传,东传到赤道东太平洋使中东太平洋温度升高,中东太平洋海温升高后激发ENSO事件发生。
2.3 ENSO过程中纬向西风异常
副热带北太平洋上空El Ni?觡o暴发前1年,纬向风距平为西风,同样赤道太平洋区域纬向风距平也为西风异常。前1年冬季相对应北太平洋副热带高压气压降低,东西太平洋上空气压梯度减小,东风减弱,西风增强,纬向风距平为西风;通过某种振荡机制向热带传播影响到赤道地区信风带,并从西向东传播,当暖水堆积到一定程度后,激发El Ni?觡o。
3 结论
西伯利亚蒙古高压偏强,东亚冬季风活动偏强,北太平洋副热带高压气压偏低,太平洋上空东西气压梯度距平为向东,东风减弱西风增强,并通过某种振荡机制自西向东向热带传播,使赤道信风减弱,海表面蒸发减少,海温升高,信风减小,Hadley环流减弱,赤道地区上升运动减少,云量减少,海面吸收太阳辐射增加,中东太平洋海温升高。东亚冬季风活动增强导致西太平洋对流活动增强,西太平洋热带地区Hadley环流增强,海表面蒸发加强,形成大量云层,温度降低,导致温跃层海水变冷,中太平洋西风异常发展促使SST增暖向东发展,中东太平洋SST增加致使纬向SST梯度减小,信风减弱,引起更多暖水东移,可启动El Ni?觡o事件。
4 参考文献
[1] 李崇银,穆明权.东亚冬季风-暖池状况-ENSO循环的关系[J].科学通报,2000,45(7):678-685.
[2] 陈文,魏科,王林,等.东亚冬季风气候变异和机理以及平流层过程的影响[J].大气科学,2013(2):425-438.
[3] 张静,李跃清,蒋兴文.东亚冬季风的时空变化及其与ENSO、AO相互关系的研究进展[J].高原山地气象研究,2012(3):89-96.
[4] 何溪澄.ENSO事件对东亚冬季风影响的研究[D].南京:南京信息工程大学,2007.
关键词 ENSO;东亚冬季风;暖池;关系
中图分类号 P732.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)04-0217-01
现代研究表明,发生在海洋中的厄尔尼诺(El Ni?觡o)事件和大气中的南方涛动(southern oscillation)密切联系,称之为ENSO[1-2]。Rasmusson和Carpenter通过资料分析,表明SST场变化在一定程度上影响大气风场变化。大气环流模式研究结果表明,称为南方涛动的大气年际变化主要是由热带太平洋SST变化引起的[3-4]。因此,对于ENSO事件,研究海气相互作用意义重大。
1 资料来源与计算方法
本文利用美国国家海洋和大气管理局(NOAA)1856—2012年月平均海温距平资料,网格点为2.5°×5°;1951—2010年全球平均海平面气压资料及1948—2011年海表面风场资料,网格点为2.5°×2.5°。采用10°~60°N每10°经度上12月至翌年2月陆(取110°E为代表)、海(取160°E为代表)气压差之和表示。如果Nino3.4区域(5°S~5°N,120°~170°W)海表温(SST)异常的5个月滑动平均超过 0.4 ℃≥6个月定义为El Ni?觡o事件,反之5个月滑动平均超过-0.4 ℃≥6个月定义La Ni?觡a事件。
2 结果与分析
2.1 Nino3.4指数与东亚冬季风指数的年际变化特征
2.1.1 Nino3.4指数年代际变化。1980—2000年El Ni?觡o振幅较往年加强,持续时间也变长。1999—2000年La Ni?觡a事件对应冷水期持续事件达5年,2000年后El Ni?觡o事件温度较往年低,影响全球气候异常。
2.1.2 冬季风指数年际变化。1951—2010年有14次东亚冬季风偏强,11次东亚冬季风偏弱。大部分El Ni?觡o事件暴发前东亚冬季风偏强,暴发后东亚冬季风迅速减弱;而La Ni?觡a事件则相反,总体对应情况没有La Ni?觡a事件对应关系好,且自1973年后东亚冬季风偏弱情况减弱,2000年后弱东亚冬季风减弱趋势又加强。
2.1.3 异常东亚冬季风与ENSO相互关系可行性分析。分析ENSO事件与东亚冬季风异常呈明显相关性,大部分冬季风异常后会发生ENSO事件。但1975—1995年两者相关性系数低于往年。1973—1995年Nino3.4区海温除随年代际周期振荡变化外,暖池区整体海温呈上升趋势;1973—2000年东亚冬季风偏弱情况有减弱趋势,对应暖池区1973—2005年海温升高年代关系,暖池区海表面海温逐年呈上升趋势,引发冬季风与ENSO事件相关性系数降低。
2.2 Nino3.4指数与西太平洋暖池指数分析
2.2.1 Nino3.4指数与暖池指数年际变化。El Ni?觡o(La Ni?觡a)事件发生与暖池区海温变化明显相关,暴发前一时期内,西太平洋暖池表层海温距平(SSTA)已有明显正(负)异常,东传到赤道东太平洋,El Ni?觡o(La Ni?觡a)即刻发生,暖池表层海温(SSTA)明显下降,正距平东传到赤道中东太平洋导致El Ni?觡o 事件发生。随着年代际变化,暖池海表面温度呈上升趋势,El Ni?觡o(La Ni?觡a)振幅也增强。
2.2.2 Nino3.4指数与暖池指数具体关系的研究。分析Nino3.4区海温对暖池区海温滞后可知,暖池區海温异常升高半年后,Nino3.4区海温也升高,说明El Ni?觡o事件暴发前暖池区海温升高。异常东亚冬季风引起异常暖池区海温正距平(SSTA)东传,东传到赤道东太平洋使中东太平洋温度升高,中东太平洋海温升高后激发ENSO事件发生。
2.3 ENSO过程中纬向西风异常
副热带北太平洋上空El Ni?觡o暴发前1年,纬向风距平为西风,同样赤道太平洋区域纬向风距平也为西风异常。前1年冬季相对应北太平洋副热带高压气压降低,东西太平洋上空气压梯度减小,东风减弱,西风增强,纬向风距平为西风;通过某种振荡机制向热带传播影响到赤道地区信风带,并从西向东传播,当暖水堆积到一定程度后,激发El Ni?觡o。
3 结论
西伯利亚蒙古高压偏强,东亚冬季风活动偏强,北太平洋副热带高压气压偏低,太平洋上空东西气压梯度距平为向东,东风减弱西风增强,并通过某种振荡机制自西向东向热带传播,使赤道信风减弱,海表面蒸发减少,海温升高,信风减小,Hadley环流减弱,赤道地区上升运动减少,云量减少,海面吸收太阳辐射增加,中东太平洋海温升高。东亚冬季风活动增强导致西太平洋对流活动增强,西太平洋热带地区Hadley环流增强,海表面蒸发加强,形成大量云层,温度降低,导致温跃层海水变冷,中太平洋西风异常发展促使SST增暖向东发展,中东太平洋SST增加致使纬向SST梯度减小,信风减弱,引起更多暖水东移,可启动El Ni?觡o事件。
4 参考文献
[1] 李崇银,穆明权.东亚冬季风-暖池状况-ENSO循环的关系[J].科学通报,2000,45(7):678-685.
[2] 陈文,魏科,王林,等.东亚冬季风气候变异和机理以及平流层过程的影响[J].大气科学,2013(2):425-438.
[3] 张静,李跃清,蒋兴文.东亚冬季风的时空变化及其与ENSO、AO相互关系的研究进展[J].高原山地气象研究,2012(3):89-96.
[4] 何溪澄.ENSO事件对东亚冬季风影响的研究[D].南京:南京信息工程大学,2007.