El Nino事件对大气环流时空非对称性影响及其机理

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ElNino事件是热带太平洋大范围海气相互作用而产生的一种年际时间尺度的气候现象,它对全球和我国气候异常有重大影响。ElNino事件对大气环流的影响有一些明显的特征,其中很多都是当前气候研究的重要问题。特别是ElNino事件对大气在时间和空间上都有明显的对称及非对称的影响。   首先ElNino事件对大气环流的影响在空间上有明显的南北对称及非对称的影响。分析表明:ElNino事件发生期间,在热带地区(15°S~15°N)大气环流高度场异常和纬向风异常的对称性较强,而经向风异常的反对称较强;同时在ElNino事件演变的各阶段,高度场异常和纬向风异常的变化较明显,而经向风的变化较小,高度场和风场异常在低层(700hPa)和高层(200hPa)呈明显的反位相分布。进一步应用Hough函数分析了ElNino事件发生期间这些赤道波动的演变特征,结果表明,ElNino事件发生期间,热带地区大气环流异常对称性较强的主要原因是对称性Rossby波异常较强,而Rossby重力混合波异常对经向风场的反对称分量有重要作用;同时,在ElNino事件发生期间,热带东太平洋的海温正异常能够激发由对称性Rossby波和Kelvin波组成的Gill型环流异常。   大气环流异常除了在空间上对ElNino事件有非对称的响应之外,在时间上热带大气对ElNino的响应也具有明显的非对称性。若以Nino3.4区平均海温异常来表征ElNino事件,那么热带大气温度的最大值出现在Nino3.4指数最大值发生之后3~4个月。本文利用回归分析研究了1951到2004年的情况,认为这种滞后不仅和前人提出的印度洋和大西洋的海温异常滞后Nino34指数有关,还和西太平洋的海温异常有关。这是因为当ElNino事件发生时,西太平洋的最大负海温异常出现Nino3.4指数最大值之前4月,且Nino3.4指数之后8、9月有正异常出现,西太平洋的这种海温异常模态能造成热带大气总体的温度异常滞后于Nino3.4指数,且其重要性和印度洋、大西洋的海温异常相当。同时由于海温异常对大气的加热作用和气候态海温有密切的关系,而热带海洋各个海区的气候态海温有很大的不同。本文通过构建一个基于气候态海温的加热异常和海温异常的关系式,研究不同气候态海温区的海温异常在大气温度延迟响应现象中的作用。研究结果表明:高气候态海温区的海温异常对大气的加热作用更明显,因此处于暖池区的西太平洋以及暖池边缘的中太平洋的海温异常比ElNino关键区的海温异常有更重要的作用,这也对大气温度相对于Nino3.4区延迟3~4月有重要的贡献。   时间上的非对称性还表现在我国气候对ElNino事件的响应上,ElNino事件(简称:EN)在其衰减阶段对我国气候影响比在其发展阶段更强,前冬的ElNino事件是预测次年夏季我国降水异常的重要因子。因此本文研究了ElNino事件在其衰减阶段对我国夏季降水影响,并特别研究了其季节内演变。此外,还比较了传统的ElNino事件和中太平洋增暖性的ElNino事件(简称:ENM)对我国夏季气候影响的差异。分析指出:EN(ENM)次年春夏热带西太平洋周边存在东负西正(东正西负)的海温异常;EN次年西太平洋反气旋异常较强,而在ENM次年反气旋型异常非常弱。EN次年副高在6月、7月偏西偏北,但在8月迅速南退;ENM次年副高在6月偏南,7月稍偏西偏北,但在8月南退缓慢持续偏北。对于降水异常而言,EN事件次年夏季西太平洋反气旋异常带来的充沛水汽造成7月长江流域多雨,8月副高迅速南退带来的又一次长江流域降水,造成了长江流域涝而华南沿海旱的夏季平均降水异常型。而ENM次年夏季,南海和西太平洋的负海温异常造成夏季风爆发晚、6月副高偏南,而8月副高偏北向南撤退晚,并且由于西北太平洋反气旋并不明显,共同造成了黄淮多雨而长江以南少雨的夏季平均降水异常型。  
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