第五b章enso及其对中国气候影响系统llp2010

ENSO及其对气候影响§1厄尔尼诺和拉尼娜现象§2南方涛动－SouthernOscillation§3沃克环流（WalkerCirculation）§4ENSO含义§5ENSO监测与指标ENSO事件的差异性典型的ElNino和LaNina海温分布ENSO形成的早期信号§6ENSO对全球和中国气候的影响北美的暴雨和洪水非洲干旱澳大利亚干旱印尼的森林大火1997年8月印尼加里曼丹岛和苏门答腊岛的森林大火！1998年长江流域发生特大洪涝灾害1998年夏，长江中下游地区连续普降暴雨，洪水猛涨，沿江多数地区水位突破历史最高纪录，数百万军民上堤严防死守，仍然险情迭出，九江长江大堤决口达123小时之久，引起全国上下关注。什么是厄尔尼诺现象？厄尔尼诺（ElNiño）现象，又称圣婴现象，是指赤道中东太平洋附近的海表温度持续异常增暖现象。ElNiño在西班牙语中意为“圣婴”，也可译作“上帝之子”，因为这种赤道中东太平洋持续异常增暖事件通常在圣诞节前后开始发生。正常海气系统ElNino时海气系统暖水向东回流到东太平洋，秘鲁渔场消失→鱼鸟大量死亡◆海水溫度圖厄尔尼诺期间（1997年12月）正常状态（1990年12月）厄尔尼诺盛期（1997.12-1998.2）热带太平洋海表面温度距平（红色为异常偏暖区，蓝色为异常偏冷区）。图中赤道东太平洋甚至偏高4℃以上。什么是拉尼娜现象？拉尼娜（LaNiña）现象，是指赤道中东太平洋海表温度大范围持续异常偏冷的现象。LaNiña在西班牙意为“小女孩”，正好与意为“圣婴”相反，也称为“反ElNiño”。拉尼娜现象因东风强盛，涌升流强劲使东赤道太平洋海水温度比长期平均值低。拉尼娜盛期（1988.12-1989.2）热带太平洋海表面温度距平（红色为异常偏暖区，蓝色为异常偏冷区）。图中赤道中东太平洋甚至偏低约2－3℃之间。冷暖事件的定义厄尔尼诺（ElNino）是指赤道中、东太平洋每隔几年发生的大规模表层海水持续半年以上异常偏暖（SSTA≥0.5℃）的现象。拉尼娜（LaNina）或Anti-ElNino是指赤道中、东太平洋表层海水大规模持续半年以上异常偏冷（SSTA≤-0.5℃）的现象。气象学家沃克发现：1.当南方涛动指数较高时，东、西太平洋气压差值增大，赤道地区盛行偏东风；2.当该指数较低时，则东风较弱，在西太平洋地区甚至会出现西风。厄尔尼诺（ElNiño）期间，东南太平洋气压明显减弱，印度尼西亚和澳大利亚的气压升高。拉尼娜（LaNiña）期间的情况正好相反。美国哥伦比亚大学教授，开发了简单海气耦合模式，是第一个用于ＥＮＳＯ预测的动力模式，成功预报了１９８６／８７和１９９１／９２ElNino事件，但对另外三次（１９９４，１９９７，２００２）ElNino事件预测不成功．沃克环流变化正常年厄尔尼诺期间ENSO事件不仅仅作为一个事件发生，而且还是周而复始的一种循环，其周期大约2～7年，故又称ENSO循环。厄尔尼诺和拉尼娜则是ENSO循环过程中冷暖两种不同位相的异常状态。厄尔尼诺也称为ENSO暖事件；拉尼娜也被称为ENSO冷事件。根据Nino3区（5N~5S，160W~90W）海表面温度距平（SSTA），当该海域月的区域平均海温距平≥0.5℃并持续6个月以上，则定义为一次厄尔尼诺事件；区域平均海温距平≤-0.5℃并持续6个月以上，则定义为一次拉尼娜事件。按此定义，1951～2001年期间，厄尔尼诺事件出现了15次，拉尼娜事件出现了11次。由于不同作者其着眼点不同，所选的厄尔尼诺年和拉尼娜年及其影响中国气候的事实也不完全一致。在定义厄尔尼诺和拉尼娜事件时，根据“七五”ENSO监测小组的标准，主要着眼于海温距平的连续变化。区域选Nino-c区（0～10S、180～90W）范围内总共57个点，多年平均取1961～1990年的30年平均。当月的区域平均海温距平≥-0.5℃并持续6个月以上，则定义为一次厄尔尼诺事件；月的区域平均海温距平≤-0.5℃并持续6个月以上，则定义为一次拉尼娜事件。按此定义，1951～1997年期间，厄尔尼诺年有14年，拉尼娜年有8年。厄尔尼诺和拉尼娜事件的划分厄尔尼诺事件的发生发展过程(略)美国气象学家Rasmussen和Carpenter根据1949年以后的7次厄尔尼诺事件的发生发展过程给出了一个综合图像。由图3.3.1可见，1982-1983年的厄尔尼诺与前六次的发生发展过程有很大的不同。在前六次的发生发展过程中，在时间上是基本一致的。图3.3.1厄尔尼诺年海表温度距平Philander把厄尔尼诺的发生发展过程分为3个阶段，分别为：先兆阶段、异常条件发展阶段和异常条件衰亡、正常条件恢复的阶段。其各个阶段的大气和海洋的具体特征如下：1）先兆阶段：是指春初南美沿岸出现增暖前的时段。盛行于热带太平洋的偏东信风在澳大利亚-印度尼西亚低压区辐合上升并造成显著的云量和降水过程。在高空空气向东回流并在干冷的东南太平洋高压区下沉，这个纬向环流就是沃克环流。厄尔尼诺发生的前兆之一是沃克环流的上升支东移，移到新几内亚与日界限之间的地区。在厄尔尼诺爆发前的10月和11月，达尔文的海平面气压升高，日界线附近的信风减弱，SST开始出现微弱的正距平，降水量增加，印度尼西亚降水量减少，在东南太平洋地面气压早在厄尔尼诺爆发前的8月就开始下降。厄尔尼诺发生的另一个先兆是ITCZ（赤道辐合带）的南移。在厄尔尼诺年的年初可接近甚至移到赤道以南。ITCZ的这种移动是与赤道东南太平洋的信风减弱、SST的升高和斜温层的加厚有关。2）异常条件发展阶段：这个阶段最主要的特征是出现在秘鲁和厄瓜多尔的异常条件（SST正距平）向西扩展，其扩展速度为50-100cm/s。到10月整个热带太平洋都出现这种异常的条件。在日界线以西已出现的异常条件继续发展，但其发展在时间上落后于东面条件。当ITCZ进一步向南位移，Hadley环流进一步加强，热带太平洋大部分地区出现异常暖的表层暖水，信风减弱、消失甚至转为偏西风。在日界线以西，西风在沃克环流的上升支辐合，这时上升支已移向中太平洋地区（见图3.3.2）,中太平洋地区降水增加，对流层大气温度明显升高。由于较强的海流从西太平洋将表层暖水向东输送，致使西太平洋的温跃层厚度和海平面高度急剧减小，而美洲西海岸海平面高度上升。3）恢复到正常条件阶段：在南美沿岸，异常条件的振幅在厄尔尼诺爆发后几个月开始减少，低的SST和强信风首先出现在热带东南太平洋，然后向西传播，在厄尔尼诺爆发后的12-18个月，在整个热带太平洋建立。在日界线以西，恢复到正常条件的时期是不同的。160°w附近Line群岛的降水减少、赤道西风转为东风，在12月和1月温跃层开始增厚。上述的发生发展过程的阶段划分是针对典型厄尔尼诺事件的。总的特点是：其一，在厄尔尼诺发生前期，西、中热带太平洋的东风减弱或转为西风，在中太平洋有弱的增温；其二，在赤道东太平洋的秘鲁沿岸首先出现明显增温，其后，中太平洋有弱的增温；其三，秘鲁沿岸的增温向西传播，并可扩展到中太平洋。上述的特征是仅就典型事件而言的，实际上，不是每次厄尔尼诺过程都与典型过程的基本特征相一致，如1982-1983年和1986-1987年就是例外。ENSO事件的差异性（分类）大量的观测研究表明,不同年代际背景下的ＥＮSＯ事件存在显著的差异,主要表现在:1)ＥＮＳＯ事件演变的差异性。Rasmusson等对20世纪50年代到70年代的几次ENSO的海表温度距平和海平面风场作了合成分析,指出SST正距平首先出现在南美西部沿岸,然后沿赤道向西扩张,这一过程反映了ENSO演变的典型特征,即为西传型。20世纪80年代,2次ENSO事件(1982/1983,1986/1987),特别是1982/1983年的事件,不仅在强度上而且在时间的演变上与典型的ＥＮＳＯ事件不同:ＳＳＴ正距平首先在日界线以西出现,然后向东传播到南美沿海,这一过程被命名为东传型。根据Wang（2004）对历史ElNiño发生特征的总结，1976年之前的ElNiño首先表现为东太平洋增暖，1976-1996期间的ElNiño首先表现为西太平洋增暖，1997/1998年ElNiño表现为东-西太平洋同时增暖，而2002/2003年ElNiño事件非常独特，首先表现为中太平洋增暖（图1）的。因此，有必要认识在这种不同ElNiño发生背后所包含的动力学原因。对于2002/2003年ElNiño事件，我们的XBT断面观测揭示了非常强的西太平洋次表层冷却（尤其在西北太平洋），配合海面风场的结构，以利于加深我们对于ElNiño爆发过程的认识。ENSO事件的差异性（分类）(2)ＥＮＳＯ事件的周期性和不规则性。从20世纪60年代到90年代,ＥＮＳＯ模态振幅不断增强,而且整个波列向低频方向发展,即周期变长,能量向低频方向集中。ENSO与我国降水3.2ENSO与中国东北低温东北夏季低温的原因3.3ENSO与中国东部汛期降水与华北关系好与华北关系好的原因ENSO与气温我国研究ENSO统计方法概述至今在所发现的影响气候变化的众多因素中，厄尔尼诺是影响年际气候变化的最强信号，成为影响我国气候变化的主要因素，但绝不是唯一的影响因素。厄尔尼诺对中国天气、气候的影响黄荣辉和孙凤英等的研究表明，西太平洋副高异常北跳和东亚夏季风环流的突变与菲律宾附近对流活动密切相关，在菲律宾附近对流活动强的夏季，西太副高在6月上、中旬突然北跳明显；相反，在菲律宾附近，对流活动弱的夏季，西太副高北跳往往不明显。