“2015/2016年厄尔尼诺事件与气候异常”专刊

  • 显示方式:
  • 简洁模式
  • 摘要模式
  • 1  前言
    王会军
    2016, 39(6):721-721.
    [摘要](738) [HTML](0) [PDF 497.99 K](652)
    摘要:
    2  2014-2016年超强El Niño事件的发生发展过程与机理分析
    丁一汇
    2016, 39(6):722-734. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20161028003
    [摘要](995) [HTML](0) [PDF 5.22 M](891)
    摘要:
    本文主要分析了2014-2016年超强El Niño事件的发生发展过程与机理。结果表明,整个El Niño生命期长达2 a左右(2014年4月-2016年5月),其演变过程可划分为4个阶段:1)早期的西风连续爆发(2013年12月-2014年4月)。连续三次西风爆发不但改变了热带中东太平洋长期盛行的偏东信风,同时也开始改变了中东太平洋长达12 a的平均冷水状态,使海表温度开始增暖,在2014年初春超过0.5℃,标志着一次新的El Niño事件可能在赤道中太平洋发生。2)交替的减弱与增强期(2014年6月-2015年8月)。赤道西太平洋继续发生了6次西风爆发,不但维持和增强了赤道中东太平洋的增温,而且通过了两次(2014年5-8月与2015年1-3月)海洋增暖的减缓期或障碍期,使初生的El Niño事件不但未夭折,而且明显的增强为一次强El Niño事件。Niño3.4区海温指数在2015年8月达到2℃。相应,赤道太平洋次表层中也观测到有6次暖Kelvin波东传,其正的热含量距平不但维持了赤道中东太平洋的连续增暖,也使El Niño的类型由中部型向东部型过渡。3)发展的鼎盛期(2015年9月-2016年2月)。西风出现2次更强的爆发,相应中东赤道太平洋对流活动异常强盛,Niño3.4区快速增温,在2015年11月达到3℃,增强到其超强阶段。4)快速衰减阶段(2016年3-5月)。El Niño迅速从Niño3.4区的2℃减少到0.5℃。以后很快开始向冷海温过渡。2016年7-8月,Niño3.4区海温已接近-0.5℃。这种快速转换是延迟振子理论的一种体现。通过本文分析,可以得到,这次El Niño发生发展与冷暖位相转换的观测事实与目前的理论结果(如充电振荡与延迟振子理论)是一致的。正因为如此,基于这些理论的El Niño预报也是相当成功的。这清楚地表明El Niño理论研究的成果对于相关业务预报发展具有明显的科学支撑力。
    3  2015/2016冬季北极世纪之暖与超级厄尔尼诺对东亚气候异常的影响
    贺圣平 王会军 徐鑫萍 李靖祎
    2016, 39(6):735-743. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20161008002
    [摘要](917) [HTML](0) [PDF 3.11 M](831)
    摘要:
    利用1980-2016年美国国家海洋与大气管理局气候预测中心的ENSO指数和NCEP/NCAR再分析资料,研究了2015/2016年冬季北极增暖和超级厄尔尼诺对东亚气候的影响。2015/2016年冬季热带中东太平洋爆发了超级厄尔尼诺事件,尽管大气环流出现了对ENSO的响应特征(如西北太平洋反气旋异常,东亚南部南风异常),但东亚(尤其是我国东北、华北地区)1月的气温却明显偏低。分析表明,此次东亚气温偏低现象可能与2016年1月北极显著增暖有关。1980-2016年1月再分析资料的统计诊断分析结果显示,巴伦支海-喀拉海气温的升高会引起局地大气的上升运动异常,之后在下游(70~90°E附近)向南运动,并在西伯利亚地区(60~100°E,50~70°N)下沉,使得西伯利亚高压增强,其东侧的北风异常导致东亚气温偏低。基于Niño3.4指数、北极温度指数,采用多元线性拟合所得到的2016年1月东亚气温的回报结果与观测气温之间的空间系数为0.71,表明2016年1月北极增暖以及热带中东太平洋的厄尔尼诺事件能够从一定程度上解释东亚气温偏低的现象。
    4  2015/2016年极强厄尔尼诺事件下我国动力和统计结合实时气候预测研究
    范可 田宝强 刘颖
    2016, 39(6):744-755. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160814003
    [摘要](786) [HTML](0) [PDF 2.96 M](738)
    摘要:
    本文研究建立2015/2016年极强厄尔尼诺事件下我国动力和统计结合的气候预测模型,并开展2015年夏季和2016年冬季气候我国160个站点和主要区域实时气候预测。夏季降水的实时预测起报于2月,冬季气温的预测起报于10月。研究结果表明,尽管NCEP-CFSv2耦合气候模式能较好预测2015/2016年极强厄尔尼诺事件中海温异常的演变,但对我国160个站点夏季降水和冬季气温预测仍有较大的偏差。因此,基于NCEP-CFSv2耦合模式预测结果,分别建立我国160个站点冬季气温和夏季降水异常的动力和统计结合气候预测模型。同时,利用年际增量预测方法开展我国长江中下游夏季降水和华北冬季气温的区域气候预测。研究结果表明以上预测模型在2015/2016年的实时预测中较NCEP-CFSv2有更好的预测效能。相对于NCEP-CFSv2耦合模式的预测结果,2015年夏季降水距平空间相关系数ACC从0.21提高到0.31(超过0.01信度的显著性水平),距平同号率提高到60%,2016年冬季气温ACC从0.19提高到0.32(超过0.01信度的显著性水平),距平同号率提高到75%。
    5  2015/2016年超强El Niño事件背景下我国月预测技巧差异分析
    陈丽娟 李想 李维京 李景鑫
    2016, 39(6):756-765. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20161007001
    [摘要](837) [HTML](0) [PDF 2.82 M](624)
    摘要:
    利用中国站点观测降水资料、国家气候中心第2代月动力延伸预报模式(BCC_DERF2.0)的回报和预报数据、NCEP/NACR再分析资料和国家气候中心实时发布的月尺度降水预测评分数据,通过评估和诊断分析发现,在2015/2016年超强El Niño事件背景下,这两年内业务发布的月降水预报能力有明显不同,BCC_DERF2.0对月环流的预测技巧也存在差异:在2015年(El Niño发展位相),降水预报和环流预测技巧较高且稳定,而在2016年(El Niño衰减位相)的预报技巧总体偏低。进一步的研究显示,亚洲-太平洋涛动(Asia-Pacific Oscillation,APO)可能是导致2015年和2016年夏季预测技巧高低的重要影响因素。2015(2016)年夏季为APO低(高)指数年,且2016年具有高指数年的典型环流特征。而APO高指数对应的环流特征与El Niño衰减位相对西北太平洋环流的影响不同,在El Niño和APO的物理影响途径不一致时,将直接影响东亚环流可预报性的高低及动力气候模式的预报技巧,即El Niño在发展和衰减位相与APO型不同组合的影响是2015和2016年月预测技巧有差异的重要原因。
    6  2015/2016厄尔尼诺事件的衰减位相及其对应的西北太平洋环流异常
    陈卫 陆日宇
    2016, 39(6):766-777. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160824001
    [摘要](752) [HTML](0) [PDF 3.43 M](837)
    摘要:
    利用季节平均HadISST海温、CMAP降水及NCEP风场数据,分析了2015/2016超级厄尔尼诺衰减期的特征及其对应的西北太平洋大气环流异常。结果表明:2015/2016厄尔尼诺事件除了成熟位相冬季强度大以外,还具有在随后春季衰减快,到夏季就消亡的特征。伴随着厄尔尼诺的迅速衰减,西北太平洋有较强的反气旋环流异常维持。厄尔尼诺衰减位相与西太反气旋异常存在相互作用。一方面,由于此次厄尔尼诺事件强度强,衰减期热带印度洋有显著的暖海温异常从冬季一直维持到夏季,有利于西太反气旋的增强和维持。另一方面,西太反气旋环流异常的维持及其南侧东风异常的发展使得中东太平洋正海温异常减弱,令厄尔尼诺事件快速衰退。此外,通过与1982/1983和1997/1998年比较发现,这三次超强厄尔尼诺事件虽强度相当,但衰减位相及与之相联系的西太反气旋异常都不尽相同。1982/1983事件衰减慢,维持时间长,对应的西太反气旋强度弱。而1997/1998事件衰减快,维持时间短,对应的西太反气旋强度在春季和夏季都强盛维持。2015/2016事件的衰减速度明显快于1982/1983事件,对应的西太反气旋也强于1982/1983事件,由于2015/2016事件增暖中心偏向于中东太平洋,而这里是厄尔尼诺衰减过程中负海温异常最先出现的区域,因此尽管2015/2016事件中西太反气旋异常的强度弱于1997/1998事件,但衰减速度及衰减位相维持时间与1997/1998相当。本文研究结果表明厄尔尼诺衰减与西太反气旋异常之间的关系较为复杂,需进一步研究。
    7  2015/2016年超强El Niño局地海气特征及其特殊性
    张文君 耿新
    2016, 39(6):778-787. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160825001
    [摘要](811) [HTML](0) [PDF 2.91 M](577)
    摘要:
    利用NOAA海表温度和NCEP/NCAR大气环流等全球再分析资料,讨论了2015/2016年超强El Niño事件局地海气过程的演变特征,并与1982/1983和1997/1998年两次强El Niño事件做了对比分析。结果表明,2015/2016年El Niño在峰值强度、持续时间、累计海温距平等指标上都略强于前两次El Niño,可视为有完整气象观测纪录以来的最强事件;与前两次事件相比,2015/2016年El Niño海温异常中心位置明显偏西,热带东太平洋海温相对较冷而中太平洋更暖,由于热带对流对海温的非线性响应,赤道东太平洋降水相对较弱,中太平洋则显著偏多,这在El Niño当年12月至次年4月尤为明显;此外,在前两次El Niño的成熟期至衰减期,中太平洋大气响应都存在明显的南移特征,西风异常和对流中心都从赤道南移到了5°S以南。而2015/2016年中太平洋大气响应一直位于赤道附近,南移特征相对较弱,ENSO和年循环相互作用的组合模态相比前两次较弱,西北太平洋反气旋的强度也弱于前两次。这主要是由于2015年冬季至2016年春季,热带太平洋暖海温异常位置偏西,中太平洋海温异常明显强于前两次,叠加气候平均态海温之后,赤道南北两侧海温都高于对流阈值,对流旺盛,这大大削弱了大气响应的经向移动和ENSO组合模态的强度。
    8  2015年西北太平洋台风季提早展开:2015/2016超级厄尔尼诺的影响
    钱伊恬 徐邦琪
    2016, 39(6):788-800. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20161012010
    [摘要](778) [HTML](0) [PDF 3.82 M](964)
    摘要:
    2015年1-5月西北太平洋上异常出现了7个热带风暴(Tropical Storms,TS),其中有5个发展成台风(Typhoons,TY),分别为气候平均态(1979-2015年)的2.5和3.6倍,亦即2015年的台风季提前展开。利用ERA-Interim再分析资料、JTWC热带气旋最佳化路径数据等资料,通过计算台风生成指数(Genesis Potential Index,GPI)和比较天气尺度和季节内振荡分量,探讨2015年台风季提前的原因。结果表明:1)2015年初异常活跃的台风活动与2015/2016年超级El Niño事件于西北太平洋上引发的海气状态异常有关。2)通过对大尺度环境场和台风潜在生成指数(GPI)的诊断分析发现,动力因子(低层涡度、垂直速度)和热力因子(与海表面温度、大气温度有关的潜在强度、中低层大气相对湿度)均对2015年1-5月台风的发生有正贡献。其中,涡度项的贡献最大,相对湿度的贡献次之。3)3~10 d天气尺度扰动和10~90 d季节内振荡在2015年1-5月也异常活跃,有利于TS和TY的生成与发展。
    9  2015/2016年超强El Niño在成熟/衰减阶段对澳洲夏季风环流与降水异常的影响
    陈蔚 管兆勇
    2016, 39(6):801-812. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160908001
    [摘要](839) [HTML](0) [PDF 4.52 M](767)
    摘要:
    2015/2016年发生了超强El Niño事件,Niño3区海温异常在2015/2016年冬季超过了2.5℃,其对全球气候异常的产生具有重大影响。此次El Niño事件可归类为东部型。本文利用NCEP/NCAR再分析资料、Hadley中心海温资料及CMAP降水资料等,通过诊断分析,揭示了2015/2016年强El Niño事件盛期和衰减期海温异常对澳洲夏季风环流异常和降水变化的影响及其途径。澳洲地区受此次El Niño事件影响,大部分地区降水显著减少,某些地区降水减少达60%~80%。影响途径主要有:1)海温异常通过Gill型响应造成水平环流异常并进而影响澳洲夏季风减弱。2015/2016年ENSO事件成熟期及衰减期,在西太平洋赤道地区出现海温负异常,导致此处热带地区产生了负异常的热源分布,并由此激发产生了位于赤道北侧和南侧的异常反气旋式环流。位于海洋性大陆南侧的异常反气旋性环流引起澳洲夏季风减弱,从而利于抑制上升运动,造成了澳大利亚降水量显著减少;2)通过赤道中东太平洋地区上升和澳洲地区下沉的垂直环流异常导致澳洲降水显著减少。在El Niño事件盛期,因海温异常偏暖导致赤道中东太平洋地区产生显著的异常上升运动,其补偿性的下沉运动因Walker环流而出现在海洋性大陆地区,以及因澳洲大陆夏季风减弱而出现在澳大利亚中东部地区,由此构成了中东太平洋-澳洲副热带的垂直环流圈,此东北-西南向的垂直环流圈对澳洲降水减少的维持起到了重要作用。另外,中国南方的上升运动与海洋性大陆及澳洲地区的下沉运动之间通过局地经圈环流产生了联系,表明东亚冬季风异常减弱对澳洲夏季风减弱可能存在间接影响。这些结果对深刻认识超强ENSO事件对亚澳季风的影响机理以及寻找澳洲降水预测线索具有重要意义。
    10  2015/2016超强El Niño对中国南方冬春季降水的影响分析
    陈洁鹏 温之平 王鑫
    2016, 39(6):813-826. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20161108001
    [摘要](808) [HTML](0) [PDF 12.62 M](578)
    摘要:
    利用1981-2016年的中国160站降水资料、OISST海温资料和NCEP/NCAR大气环流资料,对比分析了中等强度El Niño和2015/2016超强El Niño对中国东南部、江淮流域和西南地区冬春季降水影响的异同。结果表明:在中等强度El Niño的冬季,偏暖的赤道中东太平洋海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)所激发的西北太平洋和日本附近的异常反气旋环流,其异常的西南风会加强南海-西北太平洋的水汽向中国东部输送,造成中国东南部和江淮流域的降水一致偏多。2015/2016超强El Niño的冬季,赤道中东太平洋SST的强度异常偏强,中国东部异常偏冷的表面气温和对流层低层温度加强大陆冷高压,长江流域及其以北地区受异常强的北风控制,从而造成中国东南部降水增多、江淮流域降水减少。在2015/2016超强El Niño事件衰减位相的春季,中国东南部和西南部降水的增加主要归因于异常偏暖的西北印度洋和东南印度洋SST的作用。经CAM5模式试验证明,西北印度洋异常偏暖的SST引起了北印度洋的异常西南风,激发了孟加拉湾-西北太平洋的异常反气旋,加强了印度洋和南海-西北太平洋的水汽向中国西南和东南部输送。此外,东南印度洋异常偏暖的SST还会激发局地异常上升运动,通过经向垂直环流加强南海-西北太平洋异常下沉运动,诱使中国东南部的上升运动加强,导致降水增多。
    11  强厄尔尼诺事件下2016年1月中国南方超级寒潮的动力学机制:瞬变波对大气长波异常的调制
    施春华 蔡雯昳 金鑫
    2016, 39(6):827-834. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160801022
    [摘要](748) [HTML](0) [PDF 3.98 M](792)
    摘要:
    本文采用Plumb三维波活动通量和局地Eliassen-Palm通量诊断方法,利用欧洲中期天气预报中心的逐日再分析资料ERA-Interim,分析了超强厄尔尼诺背景下2016年1月下旬中国南方超级寒潮的动力学机制:瞬变波对大气长波异常的调制。前期2015年12月的北大西洋海表热通量正异常,有助于后期大西洋阻塞形势的维持。大气长波能量沿大圆路径从大西洋阻高经乌拉尔地区向东亚中低纬度传播并在此辐合,导致了乌拉尔阻高和华北横槽的经向结构,更多强冷空气聚集在异常偏南的纬向槽线附近。寒潮爆发前夕,2支瞬变波列活跃在亚欧大陆。北支瞬变波列调制了北方的大气长波,使横槽转竖;南支瞬变波列协同调控了南方的大气长波,使南支印缅槽减弱;两者共同作用,促使冷平流大举南下,直达华南沿海,南方寒潮发生。
    12  2015/2016和1997/1998超强El Niño衰减年我国夏季降水异常的比较
    郭栋 王琳玮 李震坤 苏昱丞 覃皓 黄莹
    2016, 39(6):835-844. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160828010
    [摘要](936) [HTML](0) [PDF 5.86 M](599)
    摘要:
    El Niño可通过海-气相互作用遥相关型影响东亚季风,进而影响中国气候,是中国短期气候最重要的预测指标之一。典型的El Niño事件通常在春、夏季开始,在秋、冬季成熟,在下一年的春、夏季消退,考虑到海-气作用的滞后效应,El Niño事件甚至可以在消退时期对东亚大气环流系统造成影响。因此,利用中国160站的逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及美国NOAA提供的全球海温数据,对比分析了2015/2016年和1997/1998年典型El Niño衰减年我国夏季降水和东亚环流特征的差异,并讨论了造成差异的可能原因。结果表明:1)2016年和2008年夏季降水都大范围偏多,2016年夏季降水异常更为集中,但降水强度不及1998年。2)2016年降水的季节推进特征不明显。1998年6-8月的降水逐渐从南向北推进,与传统的季风降水演变进程较为一致。3)2016年和2008年我国夏季降水的差异与副热带高压的变化有直接的关系。1998年6-7月副热带高压较2016年同期偏西偏南,而2016年8月副热带高压更为偏西并明显比气候平均偏北。4)1997/1998年El Niño事件中的赤道西太平洋异常冷海温比较强盛,而2015/2016年基本表现为偏暖,可能是造成1998年6-7月副热带高压较2016年同期偏西偏南的原因。
    13  El Niño事件次年中国东部夏季气温分布特征研究
    范伶俐 张福颖
    2016, 39(6):845-854. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20130427001
    [摘要](783) [HTML](0) [PDF 3.64 M](597)
    摘要:
    利用HadISST和NCEP/NCAR再分析资料,采用统计学方法分析了1949年以来El Niño事件次年夏季中国东部气温分布特征。结果表明,混合型El Niño次年夏季,中国东部气温距平表现为山东-淮河流域及华南沿海出现负距平,其余地区为正距平;东部型,则表现为中国东部地区整体的负距平气温,且北方降温幅度明显大于长江以南地区;中部型,主要表现为长江以北气温负距平远大于长江以南。结合环流形势分析发现,三类El Niño事件次年夏季的赤道地区(5°S~5°N)异常纬向垂直环流均表现为三圈型,但3类异常Walker环流不仅强度有差异,纬向范围也有所不同。500 hPa上西太平洋副高的强度和范围,是造成三类El Niño事件次年夏季中国东部地区气温距平分布差异的主要原因之一,850 hPa上西南暖湿气流的输送对其也存在明显影响。
    14  两类中太平洋El Niño特征的对比分析
    张攀全 郭品文 董丽娜 尹依雯 沈沉
    2016, 39(6):855-864. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20130427001
    [摘要](795) [HTML](0) [PDF 3.95 M](526)
    摘要:
    利用1979-2012年逐月Hadley中心海表温度、欧洲中期天气预报中心次表层海温、NCEP/NCAR风场再分析资料,对两类中太平洋(CP)El Niño及耦合的大气环流特征进行分析。结果表明,第一类CP El Niño(CP-Ⅰ El Niño)增暖中心位于Niño4区且关于赤道对称;第二类CP El Niño(CP-Ⅱ El Niño)的Niño4区与热带东北太平洋区域(NEP,130~110°W、15~25°N)同位相变化,冬季成熟后形成关于赤道非对称的带状增暖结构。进一步的研究表明,两类CP El Niño次表层结构存在差异:CP-Ⅰ El Niño冬季次表层海温异常(SOTA)在中东太平洋与西太平洋呈显著偶极分布;CP-Ⅱ El Niño在中、西太平洋位相相反但东太平洋异常较弱,且经向异常主要在赤道及其以北。两类CP El Niño耦合的大气环流特征不同:CP-Ⅰ El Niño冬季异常Walker环流上升中心位于赤道上空,经向风向赤道辐合,低纬地区Hadley环流加强;CP-Ⅱ El Niño冬季低层向北越赤道气流加强,Walker环流上升中心移到赤道以北,低纬地区Hadley环流减弱。

    地址:江苏南京,宁六路219号,南京信息工程大学    邮编:210044

    联系电话:025-58731158    E-mail:xbbjb@nuist.edu.cn    QQ交流群号:344646895

    大气科学学报 ® 2021 版权所有  技术支持:北京勤云科技发展有限公司