两种形态ENSO对南半球热带外气候变化特征的影响

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ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation,厄尔尼诺—南方涛动)作为地球系统中最为重要的一种海气相互作用现象,一直以来是影响全球气候变化的重要气候模态。尽管ENSO现象本身局限于热带太平洋地区,但是其会以遥相关的形式影响到全球的大气环流,进而影响到全球的气候。研究ENSO以及其对气候的影响特征,对于认识ENSO、预测ENSO以及更为深入的了解其对全球气候的影响过程具有重要的意义。尽管目前关于ENSO的研究理论日益成熟,近年来众多学者在ENSO对全球气候影响方面也做了大量的研究工作,但是前人在ENSO对南半球热带外气候变化影响的研究中,区分两种形态ENSO的研究相对较少;对于区分不同ENSO形态的研究,较少涉及到季节性变化,考察的变量更多局限于海表温度和热通量等海洋热力学特征,缺乏从大气过程到海洋(包括混合层深度、温度)、海冰(密集度、厚度)过程的整体性和系统性认识。本文主要关注在1979—2012年间两种不同形态的ENSO对南半球热带外气候变化的影响,考虑到ENSO形态在1999年前后发生了较大的变化,将研究时段划分为1979—1998年和1999—2012年。同时本文也关注南半球热带外气候在两个不同时段的年代际变化特征以及各气候变量之间存在的相互影响。研究表明,从多个变量主成分时间序列与Ni?o指数的相关分析以及变量对ENSO变化的回归响应场均可以看出,79—98时段东部型ENSO对南半球热带外气候变异的响应强于中部型ENSO,说明东部型ENSO在这一时段对南半球热带外气候的影响占主导地位,这与以往的研究具有较好的一致性。中部型ENSO在1999年之后对南半球热带外多个变量的影响较1999年之前有所加强,但是并未看出其对大气/海洋/海冰变量变化的影响强于东部型ENSO,在某些季节甚至弱于后者,这可能是ENSO对气候影响的季节性差异导致的。在1999年之前变量的回归场尤其在南半球的冬季表现出较为明显的PSA(PacificSouth America mode)结构,1999之后回归场具有非常明显的季节差异:夏季体现出较强的SAM(Southern Annular Mode)信号,秋季体现出较强的PSA2信号,冬季和春季体现出较强的PSA1信号。相比于其它大气变量,海表气温变化受海洋变化的反馈作用较强;混合层温度异常场在夏秋两季受海表气温变异的影响较大,在冬春两季受混合层变异的影响更强。海冰的响应场在海冰的结冰季节表现更强,除了受到海表风场的影响外,其主要受到海表气温的影响。
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