两类厄尔尼诺现象及其对我国次年夏季雨带分布影响的探究.docx

          两类厄尔尼诺现象及其对我国次年夏季雨带分布影响的探究                    摘要 首先确定以厄尔尼诺发生时增温幅度较大的位置作为两类厄尔尼诺（中部型、东部型）现象的分类依据，利用NCEP/NCAR的1948-2020年再分析大气资料及NOAA提供1951-2020年线性最优插值全球海温资料等，分析海温距平分布及演变特征，筛选出两类厄尔尼诺事件，并进行合成分析发现两类厄尔尼诺事件下的次年夏季降水场分布均具有较大差别结合夏季太平洋-日本遥相关型(PJ)指数，将两类厄尔尼诺现象影响沃克环流状态进而影响西太平洋地区位势高度，与日本海附近位势场异常影响副高北移进而影响中国区域夏季降水分布，相串联进行探讨，发现东部型（中部型）厄尔尼诺现象使沃克环流下沉支东（西）移，西太平洋地区位势高度偏低（高），日本海附近反气旋性环流加强（减弱），致使副高致使位置偏北（南），进而导致雨带的偏北（南）由此总结可以得出的结论是：当年出现东部型（中部型）厄尔尼诺事件时，次年夏季雨带偏北（南）关键词 两类厄尔尼诺现象 夏季降水 PJ遥相关型 合成分析1 引言海气间相互作用对大气演变具有重要影响，厄尔尼诺现象是海气相互作用的最重要信号（张文君等，2018），早期研究已经注意到厄尔尼诺事件的发生过程包括两类，一类主要在太平洋东部（秘鲁沿岸）增暖再向西扩展（本文称该状态为东部型厄尔尼诺现象），另一类则主要在赤道中太平洋出现大范围增暖并自西向东扩展（本文称该状态为中部型厄尔尼诺现象）（李崇银，2000；秦坚肇和王亚非，2014）。

不同的海表面温度异常分布，会对热带对流加热场的分布产生不同影响，进而影响大气环流结构（李丽平等，2015）例如，两类厄尔尼诺发展年，中国东北和华北地区的夏季降水呈反位相的分布（周建琴等，2017）在西北太平洋异常反气旋环流的主要影响下，东部型和中部型ENSO往往分别造成我国南方冬季降水偏多和偏少（徐康等，2013）厄尔尼诺事件可导致西北太平洋位势高度场异常进而影响我国夏季降水分布（袁媛等，2012；郭栋等，2016）研究不同分布型厄尔尼诺现象及其对我国次年夏季降水分布影响的机制探究具有重要的意义2 数据来源本文所用数据为1948年1月—2020年12月NCEP/NCAR提供的月平均位势高度场、月平均降水率，网格点分辨率为：2.5°×2.5°；美 国NOAA提供的1951年1月—2020年12月线性最优插值全球海温数据，网格点分辨率是１°×１°，本文将厄尔尼诺发生的当年称为厄尔尼诺当年，而发生年的第二年称为厄尔尼诺次年3 厄尔尼诺事件及其分类通常以检测海区的月平均海表面温度距平(SSTA)指数来表示EI Nino和La Nina，当SSTA大于或等于0.5℃（或小于等于-0.5℃），且时间长度至少达到两个季度以上（中间允许间段一个月）便可定义是一次厄尔尼诺（拉尼娜）事件。

距平（单位：℃）美国气候预测中心(CPC)把赤道中、东太平洋海域划分为Nino1+2区(0°—10°S,90°—80°W)，Nino3区(5°N—5°S,150°—90°W) ，Nino4区(5°N—5°S,160°E—150°W) ，Nino3.4区(5°N—5°S,170°—120°W)为更为全面考虑各个区域的增温幅度，采用将Nino 1+2, Nino 3和Nino 4区域SST距平按照各个海区所占面积大小进行加权平均，合成一个SSTA的值用以衡量厄尔尼诺的发生（李晓燕和翟盘茂，2000） 各个检测区域所求得SSTA如下图所示：(a)距平（单位：℃）(b)距平（单位：℃）(c)距平（单位：℃）(d)距平（单位：℃）(e)距平（单位：℃）年份（单位：年）图 1 1951-2020年海温距平：(a) Nino1+2区、(b) Nino3区、(c) Nino4区、(d) Nino3.4区、(e) Nino1+2区、Nino3区和Nino4区面积加权红、蓝色虚线分别为±0.5℃临界线由如上可以看出各个检测区域的SSTA由略微不同，其中Nino1+2区的增温幅度最为显著，Nino3区增幅幅度次之，Nino4区增温幅度最小。

并设定以衡量因子 ，若某一时间段SSTA大于0持续两个季度且在该时段内太平洋的平均正温度异常大于东太平洋的平均正温度异常，即，则认为发生一次中部型厄尔尼诺事件，反之 ，认为发生东部厄尔尼诺事件筛选结果如下表所示：表格 1两类厄尔尼诺事件筛选东部型中部型厄尔尼诺事件影响夏季年份厄尔尼诺事件影响夏季年份1951.7-1952.119521969.1-1969.719691957.5-1958.419581991.10-1992.719921965.7-1966.219661994.10-1995.319951969.9-1970.219702002.5-2003.320031972.6-1973.319732004.9-2005.220051982.8-1983.919832006.8-2007.220071986.11-1988.219872009.6-2010.5201019882018.9-2019.820191997.5-1998.619982014.9-2016.72015201620174 两类厄尔尼诺现象次年夏季雨带分布及影响机制分别进行两类厄尔尼诺事件次年夏季降水场的合成分析，绘制图像如下图所示：(a)(b)(c)图 2 两类厄尔尼诺事件次年夏季降水场合成分析： (a)中部型；(b)东部型；(c)中部型与东部型两降水场差值由上图可以分析得出中部型厄尔尼诺事件次年夏季雨带偏南，雨带主要位于长江流域及东亚朝鲜半岛日本一带，东部型厄尔尼诺事件次年夏季雨带偏北，雨带主要位于长江中游地区，延绵黄土高原至华北地区。

(a)(b)图 3 两类厄尔尼诺事件次年夏季（6、7、8月）500hPa位势高度合成分析：(a)东部型；(b)中部型两类厄尔尼诺现象由于异常增暖位置不同，其对应沃克环流下沉支的位置不同，进而影响了西太平洋地区的质量场分布不同，根据两类厄尔尼诺事件进行合成分析，分别绘制两类厄尔尼诺事件下的500hPa平均位势高度场如上图3所示由图3可以发现中部型厄尔尼诺会导致赤道纬度上180°N-160°W附近海表面温度异常上升，对流上升运动加强，沃克环流西移，沃克环流下沉支西移致使西太平洋副热带地区500hPa位势高度明显高于东部型，东部型厄尔尼诺次年夏季6、7、8三月位势高度合成后大值中心位于赤道180°N附近，中部型厄尔尼诺事件时大值中心位于赤道150°N附近d)(a)(c)为进一步研究西太平洋地区500hPa位势高度场的强弱变化产生的影响， 将夏季东亚 500 hPa高度场(100° -160°E，10°-70° N ) 和菲律宾附近降水场 (111. 25°-151. 25°E，8. 75°-23. 75°N) 年际变化进行 SVD 分析,所得结果如下图4所示： (b)图 4 SVD分解及PJ遥相关：(a)SVD分解降水场第一模态；(b)SVD分解500hPa高度场第一模态；(c)左、右奇异向量（降水场和500hpa高度场）时间序列；(d) PJ指数与夏季平均500hPa位势高度的相关系数分布引入夏季太平洋-日本遥相关型(PJ)指数。

PJ 遥相关型在经向上的3个异常中心分别对应鄂霍茨克海附近的阻塞高压、中纬度梅雨锋以及低纬的副热带高压，而这3个系统是东亚夏季风的重要组成部分，对东亚夏季降水以及我国长江中下游雨带的位置及其强度均有重要影响（李业进和王黎娟，2016）但是，当PJ活动中心发生变化时，根据PJ活动中心的位势高度之差来定义的PJ指数则无法准确地反映PJ强度的变化为此，本文采用陶丽等(2017)提出的PJ指数，该指数将东亚500 hPa高度场以及菲律宾附近的降水场所做的SVD分析之后所得到的高度场的时间序列定义为PJ指数上图4(b)反映了中高纬地区至西太平洋地区由北向南而有正转负的分布的环流特征，此环流特征对应了图4(a)所反映的降水强度分布图4(c)中分别左奇异向量（降水场）和右奇异向量（高度场）时间序列，其中右奇异向量（高度场）时间序列即为PJ指数将PJ指数分别与区域(80°E-140°W,10°N-50°N)各位置夏季平均500hPa位势高度场求相关系数，所得相关系数场如图4(d)所示，由上图明显看出现日本和菲律宾海附近的大气环流存在翘翘板结构，即热带西太平洋具有强反气旋环流时，日本海附近反气旋环流减弱，反之亦然。

5 结论中部型（东部型）厄尔尼诺事件导致沃克环流下沉支东（西）移，进而导致次年夏季西太平洋地区位势高度偏高（低），在PJ型遥相关的联系下，可得出次年夏季日本海附近反气旋环流较弱（强），不利于（有利于）副高北移，副高位置偏南（北）可能的原因是日本海区域加强的反气旋吸引副高致使其北移，或日本海附近反气旋发展至一定强度，代替西太平洋副热带高压，导致副高偏北进而导致雨带的偏南（北）需要说明的是，本文仅给出了两类厄尔尼诺事件影响次年夏季降水分布的可能原因，对于其影响机制的明确需要进一步的深入研究参考文献郭栋,王琳玮,李震坤,苏昱丞,覃皓,黄莹.2015/2016和1997/1998超强El Ni o衰减年我国夏季降水异常的比较[J].大气科学学报,2016,39(06):835-844.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,{4}(07):678-685.李丽平,宋哲,吴楠.三类厄尔尼诺事件对东亚大气环流及中国东部次年夏季降水的影响[J].大气科学学报,2015,38(06):753-765.李晓燕,翟盘茂.ENSO事件指数与指标研究[J].气象学报,2000(01):102-109.李业进,王黎娟.西太平洋暖池热状态变异及其邻近地区对流活动特征[J].大气科学学报,2016,39(02):156-165.秦坚肇. 两类厄尔尼诺对次年夏季中国东部降水的可能影响[D].中国气象科学研究院,2014.陶丽,柯元惠,赵久伟.东亚夏季PJ遥相关型的年际及年代际变化机理[J].大气科学学报,2017,40(05):619-630.徐康. 东部和中部型ENSO模态及其对中国降水影响的差异[D].南京信息工程大学,2013.袁媛,杨辉,李崇银.不同分布型厄尔尼诺事件及对中国次年夏季降水的可能影响[J].气象学报,2012,70(03):467-478.张文君,雷徐奔,耿新,祁莉.ENSO对中国南方降水低频变率的可能影响[J].大气科学学报,2018,41(05):585-595.周建琴,晏红明,胡娟.东部和中部型El Ni o发展年中国区域夏季降水异常特征[J].沙漠与绿洲气象,2017,11(04):17-24.任康年（2000—），男，汉族，安徽省淮北市人，南京信息工程大学大气科学学院本科生。

研究方向：大气科学（气象学）  -全文完-。