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夏季西北太平洋大氣環(huán)流異常及其與熱帶印度洋—太平洋海溫變化的關(guān)系

2013-08-11 08:07晏紅明李清泉李崇銀
地球物理學(xué)報(bào) 2013年8期
關(guān)鍵詞:太平洋地區(qū)海溫西太平洋

晏紅明,李清泉,袁 媛,李崇銀

1 云南省氣候中心,昆明 650034

2 國(guó)家氣候中心,北京 100081

3 解放軍理工大學(xué)氣象學(xué)院,南京 211101

4 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所LASG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100029

1 引 言

夏季西北太平洋大氣低層環(huán)流異常通過(guò)影響西太平洋副熱帶高壓和東亞夏季風(fēng)活動(dòng),對(duì)我國(guó)夏季氣候,特別是長(zhǎng)江中下游地區(qū)汛期降水的變化有十分重 要 的 影 響.早 在 20 世 紀(jì) 80 年 代,Nitta[1]、Huang等[2]就注意到PJ(太平洋—日本)和EAP(東亞—太平洋)大氣遙相關(guān)型波列對(duì)東亞氣候與西北太平洋氣候的影響,指出了東亞和西北太平洋氣候存在密切聯(lián)系,也引起了人們對(duì)西北太平洋地區(qū)環(huán)流和氣候異常的廣泛關(guān)注,及隨后的一系列相關(guān)研究.

西北太平洋大氣低層異常氣旋(WNPC)和反氣旋(WNPAC)是西北太平洋地區(qū)存在的兩種重要大氣環(huán)流異常系統(tǒng),是整個(gè)亞澳季風(fēng)系統(tǒng)年際變率模態(tài)的體現(xiàn),并且能夠在氣候模式中得到合理的反映[3-4].目前的很多工作主要集中在對(duì) WNPAC進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)夏季W(wǎng)NPAC的出現(xiàn)與前期冬季赤道東太平洋的暖海溫異常有密切聯(lián)系,是El Ni?o衰減年夏季西北太平洋地區(qū)出現(xiàn)的重要環(huán)流異常現(xiàn)象,一般出現(xiàn)于El Ni?o成熟年冬季,并持續(xù)從El Ni?o成熟年冬季至次年夏季[5-6],是前期冬季赤道東太平洋暖海溫異常影響東亞夏季風(fēng)和東亞夏季氣候的重要橋梁[7-11],對(duì)我國(guó)東部地區(qū)的旱澇有十分重要的影響.在El Ni?o成熟年冬季至衰減年春季,WNPAC通過(guò)影響水汽輸送使中國(guó)東南部降水增加,而衰減年夏季則通過(guò)影響西北太平洋副高的變化,導(dǎo)致長(zhǎng)江中下游地區(qū)的梅雨加強(qiáng),同時(shí)也通過(guò)改變南北氣壓梯度使得鋒面系統(tǒng)更強(qiáng)[9,12].WNPAC的產(chǎn)生與前期冬季El Ni?o成熟年西北太平洋地區(qū)的局地對(duì)流活動(dòng)和赤道中東太平洋地區(qū)的暖海溫異常有關(guān),El Ni?o事件引起了 Walker環(huán)流減弱,以及熱帶西太平洋地區(qū)的負(fù)海溫異常使得熱帶西太平洋的對(duì)流釋放減弱,從而激發(fā)冷的Rossby波在熱帶西北太平洋形成低層異常反氣旋[7,13-14].但是,對(duì)于一個(gè)典型的El Ni?o事件而言,赤道東太平洋暖海溫在冬季達(dá)到最強(qiáng)位相之后,春季已經(jīng)快速衰減[15],是什么原因促使 WNPAC從 El Ni?o成熟年冬季一直維持至衰減年夏季?針對(duì)這一問(wèn)題,最近的很多工作對(duì)WNPAC的維持機(jī)理展開(kāi)了大量的研究,發(fā)現(xiàn)WNPAC的維持與東亞—西北太平洋氣候態(tài)平均流場(chǎng)的變化、局地風(fēng)-蒸發(fā)-SST正反饋過(guò)程、印度洋全海盆暖海溫和西北太平洋海溫變化的遙響應(yīng)有關(guān).冬季和初春西北太平洋低層氣候態(tài)風(fēng)場(chǎng)為東北風(fēng),WNPAC東部的異常東北氣流加強(qiáng)了相應(yīng)地區(qū)平均的冬季風(fēng)環(huán)流,并通過(guò)加強(qiáng)表面潛熱的向上釋放使該地區(qū)海溫降低[14].而隨著西南夏季風(fēng)的爆發(fā),東亞地區(qū)的風(fēng)場(chǎng)發(fā)生了季節(jié)性轉(zhuǎn)變,由東北氣流轉(zhuǎn)為西南氣流,西北太平洋地區(qū)出現(xiàn)水汽-風(fēng)-SST負(fù)反饋,這種負(fù)反饋的作用減弱了El Ni?o衰減期間西北太平洋地區(qū)的負(fù)SST異常,對(duì)WNPAC從El Ni?o衰減年春季一直持續(xù)至夏季起到十分關(guān)鍵的作用[16-19].另外,由于年際尺度上印度洋增暖與赤道中東太平洋增暖的密切聯(lián)系,印度洋存在著滯后赤道東太平洋增暖大約一個(gè)季度的海盆尺度變暖,能起到一個(gè)類(lèi)似于“電容器”的作用,將冬季El Ni?o成熟位相期赤道中東太平洋的暖海溫異常信號(hào)儲(chǔ)存并在夏季釋放出來(lái)影響東亞夏季氣候異常[19-21].近年來(lái)的很多資料分析和數(shù)值模擬研究[22-27]探討了印度洋海溫對(duì) WNPAC的影響,表明了印度洋暖海溫變化對(duì)春夏季W(wǎng)NPAC維持的重要性.

除WNPAC外,WNPC也是西北太平洋地區(qū)重要的環(huán)流異?,F(xiàn)象,夏季這兩種不同的環(huán)流異常對(duì)西太平洋副熱帶高壓、東亞夏季風(fēng)和東亞夏季氣候均有明顯不同的影響,目前為止對(duì)WNPC的研究還比較少.從有關(guān) WNPAC的研究來(lái)看,其形成和維持與熱帶地區(qū)的海溫異常密切相關(guān),赤道中東太平洋和熱帶印度洋的暖海溫異常對(duì)WNPAC的產(chǎn)生和維持有重要作用.那么,相對(duì)于赤道中東太平洋地區(qū)的冷海溫異常,西北太平洋地區(qū)是否會(huì)出現(xiàn)剛好相反的環(huán)流變化?如果出現(xiàn),這種異常環(huán)流從冬季至夏季的持續(xù)性如何?最近,Wu等[18]通過(guò)選取1949—2002年期間發(fā)生的典型El Ni?o和La Ni?a年,研究了El Ni?o和 La Ni?a年冬季西北太平洋地區(qū)的環(huán)流異常,發(fā)現(xiàn)相對(duì)這兩種赤道東太平洋的海溫異常而言,西北太平洋地區(qū)的環(huán)流異常是非對(duì)稱(chēng)的,La Ni?a年 WNPC的中心位置比 El Ni?o年WNPAC的中心位置明顯偏西,進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)El Ni?o和La Ni?a期間異常加熱區(qū)在經(jīng)向方向上的差異和西北太平洋地區(qū)冬季海溫變化幅度的差異是導(dǎo)致這種非對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)主要原因.但目前還沒(méi)有工作對(duì)La Ni?a期間西北太平洋 WNPC從冬季至夏季的持續(xù)性變化特征進(jìn)行過(guò)相關(guān)的分析.最近的研究[28]發(fā)現(xiàn)印度洋全海盆增暖與赤道中東太平洋地區(qū)的海溫異常關(guān)系密切,而印度洋冷海溫變化與赤道中東太平洋海溫變化的關(guān)系并不明顯,更多地表現(xiàn)為與印度洋地區(qū)海氣相互作用有關(guān),海溫變化的這些非對(duì)稱(chēng)性有可能對(duì)西北太平洋地區(qū)的環(huán)流異常造成不同的影響.

本文從夏季西北太平洋地區(qū)的大氣環(huán)流異常出發(fā),通過(guò)定義夏季西北太平洋環(huán)流異常指數(shù),選取該區(qū)域異常氣旋和反氣旋比較明顯的年份,對(duì)比分析了典型環(huán)流異常年份高低層大氣環(huán)流變化的差異,及其相應(yīng)的前期和同期熱帶印度洋和太平洋的海溫變化特征,進(jìn)一步揭示西北太平洋大氣環(huán)流異常與熱帶海溫變化的關(guān)系.

2 資料和方法

使用的資料包括1979—2011年NCEP/NCAR再分析高低層2.5°×2.5°分辨率的大氣環(huán)流資料和降水資料[29];英國(guó) Hadley中心提供的1979—2011年海表溫度資料 HadISST,分辨率為1°×1°.氣候平均為1981—2010年的30年平均[30].

本文定義了幾個(gè)指數(shù).Ni?o3指數(shù)定義為各月赤道東太平洋區(qū)域(5°S—5°N,210°E—270°E)海溫距平的區(qū)域平均.印度洋海盆模指數(shù)(IOBMI)定義為各月印度洋區(qū)域(15°S—20°N,50°E—110°E)海溫距平的區(qū)域平均.類(lèi)似于Li等[5]對(duì)西北太平洋反氣旋指數(shù)的定義,本文將850hPa區(qū)域(20°N—30°N,110°E—140°E)緯向風(fēng)平均減去區(qū)域(5°N—15°N,100°E—130°E)緯向風(fēng)平均的差值定義為西北太平洋大氣環(huán)流異常指數(shù) WNPI,WNPI>0(WNPI<0)表示西北太平洋地區(qū)為異常反氣旋(氣旋)活動(dòng).選取夏季W(wǎng)NPI變化超過(guò)±0.8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的年份作為顯著的正負(fù)指數(shù)年,則正指數(shù)年為1983、1988、1995、1996、1998、2007、2008、2010年,負(fù)指數(shù)年為1981、1985、1986、1990、1994、2001、2002、2004、2009年.

本文使用的方法包括線性相關(guān)、偏相關(guān)、合成分析等.偏相關(guān)分析可以在多變量情況下除去其它變量的影響,而只計(jì)算兩個(gè)變量之間的線性相關(guān)系數(shù).考慮到印度洋和太平洋海溫變化的相互聯(lián)系,參考Behera和Yamagata[31]的分析,本文使用偏相關(guān)分析方法分別計(jì)算IOBMI和Ni?o3指數(shù)與夏季850hPa矢量風(fēng)的偏相關(guān)分布,分別探討印度洋海溫和赤道東太平洋海溫對(duì)夏季西北太平洋環(huán)流異常的影響.偏相關(guān)分析表達(dá)式可寫(xiě)成:

式中r12為IOBMI和Ni?o3指數(shù)的相關(guān),rY1表示所考慮變量與850hPa矢量風(fēng)的相關(guān),rY2表示要清除信息的變量與850hPa矢量風(fēng)的相關(guān).通過(guò)偏相關(guān)分析,可以近似地單獨(dú)考察印度洋海溫或赤道東太平洋海溫對(duì)夏季西北太平洋大氣環(huán)流異常的影響.

3 夏季西北太平洋大氣高低層環(huán)流異常及氣候異常的主要特征

圖1 正(左)負(fù)(右)WNPI年高低層大氣異常環(huán)流合成(a和b:海平面氣壓場(chǎng);c和d:850hPa矢量風(fēng);e和f:500hPa矢量風(fēng))陰影區(qū)為通過(guò)95%顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域.圖中“A”和“C”分別表示異常反氣旋和氣旋,下同.Fig.1 Composite anomalous fields of surface pressure level(a,b),850hPa wind(c,d),500hPa wind(e,f)respectively in positive(left)and negative(right)WNPI years The composite winds exceeding 95%significant level are shaded.“A”denotes anticyclone and“B”denotes cyclone.

根據(jù)WNPI指數(shù)選取的強(qiáng)正負(fù)指數(shù)年,我們首先來(lái)看相應(yīng)的大氣環(huán)流異常特征(圖1).可以看到對(duì)于正指數(shù)年,海平面氣壓場(chǎng)上在亞洲大陸至西太平洋海平面氣壓較高,高氣壓中心位于西北太平洋地區(qū),熱帶印度洋為海平面氣壓低值區(qū),其中心位于赤道西印度洋(圖1a);850hPa西太平洋地區(qū)為異常反氣旋,赤道西太平洋—中南半島—孟加拉灣為異常東風(fēng),華南東部為異常反氣旋環(huán)流西側(cè)的異常西南氣流,西北太平洋至歐亞中高緯度為反氣旋-氣旋-反氣旋-氣旋-反氣旋所組成的異常波列(圖1c);500hPa與850hPa的距平風(fēng)場(chǎng)比較類(lèi)似,東亞?wèn)|南部—西北太平洋為明顯的異常反氣旋環(huán)流,赤道西太平洋—中南半島南部—北印度洋為異常東風(fēng),西北太平洋到歐亞中高緯度反氣旋-氣旋-反氣旋-氣旋-反氣旋所組成的異常波列更加明顯(圖1e).負(fù)指數(shù)年高低層環(huán)流形勢(shì)與正指數(shù)年剛好相反,海平面氣壓場(chǎng)上亞洲大陸和西北太平洋為海平面氣壓負(fù)距平區(qū),明顯的負(fù)距平中心位于西北太平洋,熱帶西印度洋為氣壓正距平(圖1b);850hPa東亞?wèn)|南部—西北太平洋為異常氣旋環(huán)流,北印度洋—赤道西太平洋為明顯的異常西風(fēng),西北太平洋至歐亞中高緯度為氣旋-反氣旋-氣旋-反氣旋-氣旋所組成的異常波列(圖1d);500hPa西北太平洋為異常氣旋環(huán)流,孟加拉灣—赤道西太平洋為明顯的異常西風(fēng),西北太平洋至歐亞中高緯度氣旋-反氣旋-氣旋-反氣旋-氣旋所組成的異常波列更加明顯.

從正負(fù)指數(shù)年異常流場(chǎng)的變化看,WNPAC和WNPC是夏季西北太平洋地區(qū)對(duì)流層中低層出現(xiàn)的環(huán)流異?,F(xiàn)象,東西軸線(東西風(fēng)分界線)一般位于20°N附近,環(huán)流中心位置有明顯差異.WNPAC中心位置比較偏西,位于菲律賓北部;而 WNPC中心位置偏東,位于菲律賓以東洋面.WNPAC和WNPC的出現(xiàn)直接與赤道西太平洋的緯向風(fēng)異常有關(guān),而Li等[32-33]的研究早已指出赤道西太平洋緯向風(fēng)異常的重要?jiǎng)恿W(xué)原因是東亞冬季風(fēng)的異常.也就是說(shuō),WNPAC和WNPC的形成和維持與東亞季風(fēng)活動(dòng)的異常有密切聯(lián)系.同時(shí),WNPAC和WNPC不僅僅是區(qū)域性環(huán)流異?,F(xiàn)象,與歐亞大陸中高緯度地區(qū)的環(huán)流異常也有十分密切的聯(lián)系:歐亞中高緯度—西北太平洋低緯度地區(qū)在正指數(shù)年為反氣旋-氣旋-反氣旋-氣旋-反氣旋所組成的異常波列,而負(fù)指數(shù)年為氣旋-反氣旋-氣旋-反氣旋-氣旋異常波列.早在20世紀(jì)80年代,Kurihara等[34]和Tsuyuki等[35]的研究就指出菲律賓附近的大氣對(duì)流可以激發(fā)北傳的Rossby波,進(jìn)而影響東亞氣候.Kurihara[36]的研究進(jìn)一步表明歐亞大陸東西向大氣遙相關(guān)波列和西太平洋南北經(jīng)向波列之間存在一定的聯(lián)系.布和朝魯?shù)龋?7]也指出歐亞大陸中高緯及亞洲急流區(qū)向下游頻散的Rossby波和東亞沿岸經(jīng)向頻散的波列是相互作用和相互鎖定的.但由于這兩條波列之間的關(guān)系比較弱,其相關(guān)的機(jī)理解釋還很不清楚.本文正負(fù)指數(shù)年歐亞中高緯度—西北太平洋的異常遙相關(guān)波列的變化進(jìn)一步表明了兩條波列之間的相互聯(lián)系.這些異常波列的變化在很大程度上影響了東亞地區(qū)的氣候異常.圖2為1979—2011年夏季W(wǎng)NPI與降水的相關(guān),可以看到西北太平洋地區(qū)的大氣環(huán)流異常與東亞雨帶的變化,與歐亞中高緯度正-負(fù)-正的降水變化均有密切的聯(lián)系,特別是與熱帶印度洋、赤道西太平洋和西北太平洋地區(qū)的降水變化有顯著的相關(guān).

圖2 1979—2011年夏季W(wǎng)NPI與降水場(chǎng)的相關(guān)(陰影區(qū)為通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域)Fig.2 Correlation between WNPI and precipitation in summer for 1979—2011(The shaded areas have passed significant level 0.05)

4 夏季西北太平洋大氣環(huán)流異常與熱帶海溫變化的關(guān)系

以上分析表明夏季西北太平洋大氣低層環(huán)流異常與東亞和歐亞中高緯度環(huán)流變化,以及與歐亞氣候異常均有密切聯(lián)系,因此,進(jìn)一步探討西北太平洋大氣環(huán)流異常的原因?qū)τ谔岣邭夂蝾A(yù)測(cè)準(zhǔn)確率有重要的實(shí)際意義.目前有關(guān)WNPAC形成和維持機(jī)理的研究均表明了赤道中東太平洋和熱帶印度洋海溫變化的影響.下面我們進(jìn)一步分析赤道中東太平洋和熱帶印度洋海溫與夏季西北太平洋大氣環(huán)流異常的聯(lián)系,然后結(jié)合海溫變化和WNPI變化的特征,分別探討WNPAC和WNPC與海溫變化的關(guān)系及其差異.

4.1 夏季W(wǎng)NPI與海溫變化的關(guān)系及其分類(lèi)

圖3為夏季 WNPI分別與IOBMI和Ni?o3指數(shù)超前和滯后的相關(guān)形勢(shì).WNPI與 El Ni?o/La Ni?a發(fā)展年夏季、秋季和冬季的Ni?o3指數(shù)的變化密切聯(lián)系,明顯的正相關(guān)關(guān)系從夏季持續(xù)至冬季,然后逐漸減弱;在WNPI與Ni?o3正相關(guān)關(guān)系減弱的同時(shí),與IOBMI變化的正相關(guān)關(guān)系加強(qiáng),明顯的正相關(guān)從El Ni?o/La Ni?a衰減年春季持續(xù)至夏季,然后又逐漸減弱.WNPI與超前滯后的Ni?o3和IOBMI指數(shù)的相關(guān)變化表明前期秋季和冬季赤道東太平洋海溫異常對(duì)WNPAC/WNPC的形成有影響,而次年春季和夏季赤道東太平洋海溫的影響減弱,主要是熱帶印度洋海溫異常對(duì)WNPAC/WNPC產(chǎn)生影響.

圖3 1979—2011年6—8月WNPI與超前滯后的海溫指數(shù)的相關(guān)Fig.3 Correlation between WNPI in summer(JJA)and leading and lagging IOBMI and Ni?o3

圖4 前一年秋季(a,b)和冬季(c,d)及當(dāng)年的春季(e,f)和夏季(g,h)Ni?o3(左)和IOBMI(右)與夏季850hPa風(fēng)的偏相關(guān)分布圖中僅給出相關(guān)超過(guò)95%顯著性檢驗(yàn)的矢量風(fēng).Fig.4 Correlation distributions between 850hPa wind and Ni?o3(left)and IOBMI(right)respectively in autumn(a,b),winter(c,d),spring(e,f)and summer(g,h)

進(jìn)一步,我們分別計(jì)算了夏季850hPa風(fēng)場(chǎng)與前一年秋季至同期夏季IOBMI和Ni?o3指數(shù)間的偏相關(guān),可以看到相對(duì)于正Ni?o3指數(shù)和正IOBMI而言,前一年秋季,Ni?o3與 WNPAC異常的關(guān)系比較明顯,西北太平洋為明顯的反氣旋環(huán)流,冬季反氣旋環(huán)流有所減弱,阿拉伯海地區(qū)為異常氣旋環(huán)流(圖4a,4c),而此時(shí)IOBMI與WNPAC異常的關(guān)系不明顯,但與阿拉伯海地區(qū)的異常反氣旋有很好的聯(lián)系(圖4b,4d);同年春季至夏季,當(dāng) Ni?o3與WNPAC異常的相關(guān)關(guān)系明顯減弱的同時(shí)(圖4e,4g),IOBMI與WNPAC異常的關(guān)系卻逐漸加強(qiáng),夏季西北太平洋地區(qū)出現(xiàn)明顯的異常反氣旋環(huán)流(圖4f,4h).負(fù) Ni?o3指數(shù)和負(fù)IOBMI的情況剛好相反.需要特別指出,不同季節(jié)赤道中東太平洋和熱帶印度洋海溫的變化對(duì)熱帶地區(qū)大氣環(huán)流變化的影響是有明顯差異的,前期秋季至冬季赤道中東太平洋和熱帶印度洋地區(qū)的海溫變化對(duì)阿拉伯海地區(qū)環(huán)流異常的影響剛好相反:赤道中東太平洋暖(冷)海溫異常有利于阿拉伯海地區(qū)產(chǎn)生異常氣旋(反氣旋);而熱帶印度洋暖海溫異常卻有利于阿拉伯海地區(qū)異常反氣旋(氣旋)的形成.同期夏季赤道東太平洋地區(qū)的海溫變化對(duì)印度洋、西太平洋地區(qū)大氣環(huán)流變化的影響也剛好與印度洋地區(qū)海溫變化的影響相反:赤道東太平洋暖(冷)海溫的影響會(huì)導(dǎo)致北印度洋—中南半島—西太平洋地區(qū)出現(xiàn)異常西(東)風(fēng),并有利于使 WNPAC(WNPC)減弱(加強(qiáng));而印度洋海溫增暖(偏冷)會(huì)導(dǎo)致 WNPAC(WNPC)加強(qiáng)(減弱).

目前有關(guān)WNPAC的研究表明,WNPAC一般形成于El Ni?o成熟年冬季,并持續(xù)維持至 El Ni?o衰減年夏季,其產(chǎn)生和維持分別與赤道中東太平洋和熱帶印度洋地區(qū)的暖海溫變化密切相關(guān)[5-6,13-14].本文的偏相關(guān)分析同樣表明了不同季節(jié)赤道東太平洋和熱帶印度洋海溫異常對(duì)WNPAC/WNPC的不同影響,即 WNPAC/WNPC形成于前一年秋冬季,并持續(xù)維持至次年夏季,其形成主要受赤道東太平洋海溫異常的影響,而維持主要受熱帶印度洋海盆尺度的暖(冷)海溫異常影響.

以上分析表明夏季W(wǎng)NPAC/WNPC變化主要受印度洋海溫異常的影響,為了進(jìn)一步研究夏季西北太平洋大氣環(huán)流異常與熱帶海溫變化的關(guān)系,我們根據(jù)WNPI指數(shù)的變化,并把夏季IOBMI變化作為分類(lèi)的背景,將 WNPI分為四類(lèi),即+WNPI和+I(xiàn)OBMI(A 類(lèi))、+ WNPI和-IOBMI(B 類(lèi))、-WNPI和 +I(xiàn)OBMI(C 類(lèi))、-WNPI和-IOBMI(D類(lèi)),其分類(lèi)結(jié)果如表1所示.可以看到相對(duì)于正WNPI指數(shù)而言,除了1996年和2008年印度洋為冷海溫異常外,其余的6年均對(duì)應(yīng)著印度洋暖海溫異常.而負(fù)WNPI指數(shù)與印度洋海溫的對(duì)應(yīng)關(guān)系比較復(fù)雜,除了1981、1985、1986、1994、2004年對(duì)應(yīng)印度洋海溫負(fù)距平外,其余的1990、2001、2002、2009年卻對(duì)應(yīng)印度洋暖海溫異常.

表1 WNPAC/WNPC的分類(lèi)Table 1 Categorization of anomalous WNPAC/WNPC

進(jìn)一步分析夏季正負(fù)WNPI年前期冬季赤道東太平洋海溫變化,發(fā)現(xiàn)夏季 WNPAC/WNPC與前期冬季赤道中東太平洋海溫變化的關(guān)系是明顯不同的.在8個(gè)WNPI正指數(shù)年中,除1996年和2008年前期冬季為 La Ni?a年外,其余的1983、1988、1995、1998、2007、2010年均為明顯的El Ni?o年.而9個(gè)負(fù)WNPI指數(shù)年中,除1985年和2001年前期冬季赤道東太平洋冷海溫異常明顯外,其余的7個(gè)負(fù)WNPI年赤道東太平洋的冷海溫異常并不明顯,其中的1994年和2004年前期冬季赤道東太平洋還出現(xiàn)了弱的暖海溫異常.1994年和2004年分別是中部型El Ni?o事件年,這里的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)一步暗示了不同分布型El Ni?o對(duì) WNPAC影響的差異[38].對(duì)比 Wu等[18]選取的典型 El Ni?o年(1982、1986、1991、1994、1997、2002)和 La Nina年(1984、1988、1998、1999)和次年本文所定義的西北太平洋大氣環(huán)流異常指數(shù),發(fā)現(xiàn)典型的El Nino年次年夏季均對(duì)應(yīng)正WNPI,其中的1982、1994、1997年所對(duì)應(yīng)次年夏季包括在本文選取的典型正WNPI年中,其余的1986、1991、2002年次年夏季的850hPa風(fēng)場(chǎng)也與圖1c是一致的(圖略);而La Ni?a年次年夏季除了1984年的WNPI指數(shù)為負(fù),包含在本文所選的典型負(fù) WNPI中,1999年次年夏季負(fù) WNPI指數(shù)較弱外,其余的1988年和1998年對(duì)應(yīng)的WNPI指數(shù)為正.進(jìn)一步我們分析了1988年和1998年次年夏季850hPa風(fēng)場(chǎng),看到在菲律賓島以東的西北太平洋上為異常反氣旋,而東亞?wèn)|部沿岸至黃海和東海附近有一個(gè)范圍不大的異常氣旋環(huán)流,異常氣旋環(huán)流的位置明顯偏西偏北,赤道附近除了中南半島以南的海域有范圍較小的異常西風(fēng)氣流區(qū)外,在西印度洋和西太平洋附近均為異常東風(fēng)氣流,其環(huán)流形勢(shì)與圖1d有明顯差異(圖略).

以上分析表明,分類(lèi)分析結(jié)果與相關(guān)分析得到的結(jié)論并不一致,特別是對(duì)于 WNPC的情況.分類(lèi)分析結(jié)果初步表明了夏季W(wǎng)NPAC和WNPC與熱帶海溫變化的關(guān)系存在明顯的不對(duì)稱(chēng)性:夏季W(wǎng)NPAC與前期赤道東太平洋暖海溫異常及夏季印度洋暖海溫異常有明顯的正相關(guān)關(guān)系;而WNPC與前期赤道東太平洋和夏季印度洋海溫變化的關(guān)系存在很大的不確定性.下面我們根據(jù)分類(lèi),進(jìn)一步分析WNPAC和WNPC與海溫變化的關(guān)系.為方便起見(jiàn),以下分析中我們將上述四種分類(lèi)分別稱(chēng)為A、B、C、D(見(jiàn)表1).

4.2 WNPAC與海溫異常

圖5分別為A類(lèi)和B類(lèi)前期冬季至同期夏季850hPa距平風(fēng)及海溫距平,可以看到對(duì)應(yīng)A和B兩種類(lèi)型,熱帶印度洋和太平洋地區(qū)的海溫變化是明顯不同的,特別是冬季和夏季.冬季,A類(lèi)呈現(xiàn)出正-負(fù)-正的距平形勢(shì)(赤道印度洋和中東太平洋為暖海溫異常,赤道西太平洋為冷海溫異常)(圖5a);B類(lèi)呈現(xiàn)出負(fù)-正-負(fù)的距平形勢(shì)(赤道印度洋和中東太平洋為冷海溫異常,赤道西太平洋為暖海溫異常)(圖5b).夏季,對(duì)應(yīng)A類(lèi)印度洋的暖海溫異常向東擴(kuò)展取代了赤道西太平洋地區(qū)冷海溫異常,赤道中東太平洋轉(zhuǎn)為冷海溫異常(圖5e);而對(duì)應(yīng)B類(lèi)赤道中東太平洋仍維持較強(qiáng)的冷海溫異常,南海和熱帶中東印度洋地區(qū)的冷海溫異常卻明顯減弱,西南印度洋的大部分地區(qū)轉(zhuǎn)為正海溫距平(圖5f).

圖5 冬季(a,b)、春季(c,d)和夏季(e,f)A類(lèi)和B類(lèi)850hPa距平風(fēng)(m/s)和SSTA(℃)合成場(chǎng)僅給出通過(guò)95%顯著性檢驗(yàn)的矢量風(fēng),陰影區(qū)為海溫距平超過(guò)±0.2℃的區(qū)域,黃色實(shí)線為海溫0℃線.Fig.5 Composite anomalous fields of 850hPa wind(m/s)and SSTA(℃)respectively in winter(a,b),spring(c,d)and summer(e,f)The wind exceeding 95%significant level are drawn and the areas exceeding±0.2 ℃ are shaded.Yellow isoline is 0℃line.

對(duì)應(yīng)A和B兩種不同類(lèi)型的海溫變化,低層風(fēng)的變化也是明顯不同的.A類(lèi)是典型的夏季印度洋暖海溫與WNPAC相匹配類(lèi)型,可以看到WNPAC自冬季產(chǎn)生后一直持續(xù)至夏季,反氣旋環(huán)流中心隨季節(jié)逐漸向北移動(dòng),冬季位于130°E和10°N附近,夏季向北移動(dòng)至20°N附近.與此相應(yīng),熱帶印度洋至赤道西太平洋地區(qū)的異常東風(fēng)也隨季節(jié)明顯向北移動(dòng),并隨季節(jié)逐漸從150°E(冬季)向東擴(kuò)展至日界線(夏季)附近,冬季異常東風(fēng)帶位于赤道以南附近地區(qū),夏季向北移至北印度洋—中南半島南部—南?!坡少e—日界線附近,位置稍偏北(圖5a,5c,5e).而B(niǎo)類(lèi)是夏季印度洋冷海溫異常與WNPAC相匹配的類(lèi)型,WNPAC僅出現(xiàn)在夏季,前期冬季和春季菲律賓南部為較弱的異常氣旋環(huán)流.相應(yīng)B類(lèi)赤道附近緯向風(fēng)的季節(jié)變化也比較明顯,冬季和春季赤道西太平洋為異常西風(fēng),夏季轉(zhuǎn)為異常東風(fēng).異常東風(fēng)僅出現(xiàn)在夏季,并明顯向西擴(kuò)展至北印度洋地區(qū)(圖5b,5d,5f).

Terao等[39]利用一個(gè)簡(jiǎn)單模式研究表明了赤道印度洋和西太平洋之間海溫梯度差異變化,及其由此導(dǎo)致的異常東風(fēng)對(duì)WNPAC形成和維持的重要影響,指出ENSO衰減年夏季,由于印度洋暖海溫和太平洋冷海溫的共同作用,使得赤道西太平洋出現(xiàn)東風(fēng)異常,導(dǎo)致其北側(cè)因負(fù)渦度異常引起Ekman抽吸減弱,在西北太平洋激發(fā)出反氣旋環(huán)流異常.根據(jù)這一觀點(diǎn),結(jié)合海溫和低層風(fēng)的變化,我們可以看到在A和B兩種分類(lèi)中,盡管海溫變化差異很大,但在夏季赤道中東太平洋的海溫確實(shí)低于印度洋和西太平洋的海溫,并由此在印—太之間產(chǎn)生西暖東冷的熱力差異,特別是A類(lèi)西暖東冷的情況比較明顯.這樣的海溫差異有利于赤道西太平洋附近異常東風(fēng)的產(chǎn)生和WNPAC的形成和維持.

冬季和夏季W(wǎng)alker環(huán)流的異常變化也明顯反映了赤道附近海溫異常的作用.冬季,A和B兩種類(lèi)型在赤道附近的Walker環(huán)流變化是剛好相反的,A類(lèi)赤道西太平洋的冷海溫和赤道中東太平洋暖海溫異常引起了 Walker環(huán)流減弱,西太平洋地區(qū)的異常下沉氣流抑制了對(duì)流活動(dòng)的發(fā)展(圖6a),導(dǎo)致菲律賓附近低層出現(xiàn)異常反氣旋環(huán)流(圖5a);與此相反,B類(lèi)赤道西太平洋的暖海溫和赤道中東太平洋冷海溫異常導(dǎo)致 Walker環(huán)流加強(qiáng),西太平洋地區(qū)的異常上升氣流加強(qiáng)了對(duì)流活動(dòng)(圖6c),導(dǎo)致菲律賓附近低層異常氣旋環(huán)流出現(xiàn)(圖5b).夏季,由于熱帶印度洋和赤道太平洋之間海溫差異的影響,Walker環(huán)流也出現(xiàn)了相應(yīng)的變化,但A類(lèi)和B類(lèi)都顯示赤道附近Walker環(huán)流有比較一致的變化,印—太之間出現(xiàn)一個(gè)在印度洋氣流上升和中太平洋氣流下沉的異常 Walker環(huán)流圈,低層在印度洋和西太平洋地區(qū)為顯著的異常東風(fēng)(圖5e,5f).

圖6 A類(lèi)和B類(lèi)的冬季(a,c)和夏季(b,d)緯向環(huán)流沿5°S—5°N經(jīng)度-高度剖面圖陰影區(qū)為垂直速度超過(guò)0.002m/s的區(qū)域,矢量箭頭環(huán)流中的垂直速度放大了100倍.Fig.6 The cross-section of zonal circulation along 5°S—5°N respectively in winter(a,c)and summer(b,d)The vertical velocity exceeding 0.002m/s is shaded and vertical velocity of wind arrow had enlarged 100times.

目前的很多研究過(guò)分強(qiáng)調(diào)了春夏季節(jié)印度洋暖海溫對(duì)WNPAC維持的影響,認(rèn)為春夏季節(jié)熱帶印度洋暖海盆模態(tài)會(huì)引起大氣的“Matsuno-Gill”模態(tài)響應(yīng),向東傳播的Kelvin波,在低層引起孟加拉灣南部到赤道西太平洋地區(qū)較強(qiáng)的東風(fēng)異常,西北太平洋地區(qū)引起異常反氣旋性環(huán)流以及東亞的南風(fēng)異常[17].但是,本文的進(jìn)一步分析卻表明,夏季印—太之間海溫差異的變化才是引起WNPAC形成和維持最重要的直接原因.A和B兩個(gè)類(lèi)型中夏季印—太之間西部比東部暖的海溫差異引起了孟加拉灣至赤道西太平洋的異常東風(fēng),由此使WNPAC得以形成和維持.但與A類(lèi)相比,B類(lèi)夏季西暖東冷的海溫差異較弱,相應(yīng)的夏季W(wǎng)NPAC范圍也就明顯偏小,強(qiáng)度偏弱,中心位置偏西.

4.3 WNPC與海溫異常

4.1 節(jié)的分析表明,WNPC與海溫配置的關(guān)系比較復(fù)雜,9個(gè)WNPI負(fù)指數(shù)年中就有7年對(duì)應(yīng)前期冬季赤道東太平洋冷海溫異常不明顯,有4年同期夏季對(duì)應(yīng)為印度洋海溫正距平,似乎WNPC與前期冬季赤道中東太平洋地區(qū)的冷海溫異常和同期夏季印度洋冷海溫異常的關(guān)系存在很大的不確定性.因此,熱帶海溫變化對(duì)夏季W(wǎng)NPC的形成和維持究竟有沒(méi)有影響?其影響的機(jī)理如何?是值得進(jìn)一步探討的問(wèn)題.

圖7分別為C和D兩種類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的前期冬季至同期夏季850hPa距平風(fēng)場(chǎng)和海溫距平場(chǎng),可以看到在兩類(lèi)情況下明顯的WNPC環(huán)流異常僅出現(xiàn)在夏季,對(duì)應(yīng)的熱帶印度洋—太平洋海溫變化也是完全不同的.對(duì)于C類(lèi),前期冬季至春季印度洋、菲律賓、西北太平洋為冷海溫異常,赤道中太平洋150°E—180°E為暖海溫異常,180°E以東赤道附近為北暖南冷的海溫距平分布(圖7a,7c);夏季赤道印度洋、南海、西北太平洋的冷海溫異常加強(qiáng),180°E以東赤道附近的暖海溫向南擴(kuò)展,由此使得夏季赤道附近印—太之間東暖西冷的海溫異常特征明顯加強(qiáng)(圖7e).對(duì)于D類(lèi),冬季赤道印度洋至西太平洋為暖海溫異常,其中西太平洋的暖海溫異常相對(duì)比較明顯,赤道東太平洋為冷海溫異常(圖7b);春季,赤道西太平洋的暖海溫異常逐漸向東擴(kuò)展,赤道中東太平洋地區(qū)的冷海溫異常明顯減弱(圖7d);夏季,赤道中東太平洋轉(zhuǎn)為明顯的暖海溫異常,整個(gè)印度洋和太平洋海盆均為暖海溫異常,但赤道中東太平洋地區(qū)的暖海溫異常明顯高于赤道印度洋—西太平洋地區(qū)的暖海溫異常,從而仍有東暖西冷的海溫異常特征(圖7f).

對(duì)比C和D兩種類(lèi)型的海溫變化可以發(fā)現(xiàn),盡管兩類(lèi)情況下熱帶印度洋—太平洋地區(qū)的海溫變化有比較大的差異,但夏季在印—太之間所存在的海溫差異卻是比較一致的,即海溫在中東太平洋比印度洋—西太平洋偏暖.因此,對(duì)應(yīng)這兩種類(lèi)型,在赤道附近都有異常緯向環(huán)流的變化,冬季的 Walker環(huán)流有明顯不同,特別在180°E附近,對(duì)于C類(lèi)為異常上升氣流(圖8a),對(duì)于D類(lèi)為異常下沉氣流(圖8c).而在夏季,由于相同的東西海溫差異的作用,導(dǎo)致低層赤道印度洋—西太平洋地區(qū)出現(xiàn)顯著的異常西風(fēng),相應(yīng)呈現(xiàn)一個(gè)在赤道印度洋和西太平洋為上升氣流,而在日界線附近為異常 Walker環(huán)流圈的下沉氣流(圖8b,8d).與 WNPAC情況時(shí)赤道附近異常東風(fēng)的作用相反,赤道印度洋—西太平洋異常西風(fēng)的作用將有利于增加其北側(cè)的正渦度異常,導(dǎo)致大氣對(duì)流加強(qiáng),進(jìn)而更加激發(fā)了西北太平洋地區(qū)產(chǎn)生異常氣旋環(huán)流.

從以上分析來(lái)看,夏季W(wǎng)NPC環(huán)流異常盡管在表面上與赤道東太平洋和印度洋海溫變化均沒(méi)有相對(duì)穩(wěn)定的關(guān)系(或者關(guān)系不密切),但實(shí)際上正是由于赤道印度洋和太平洋之間海溫變化產(chǎn)生的熱力差異促使赤道西太平洋異常西風(fēng)的產(chǎn)生,并由此激發(fā)了WNPC的產(chǎn)生和維持.由此可見(jiàn),印—太之間熱力差異的變化對(duì)夏季W(wǎng)NPAC和WNPC有十分重要的作用,是影響夏季W(wǎng)NPAC和 WNPC形成和維持最重要的直接因子,進(jìn)一步證實(shí)了晏紅明等[40]用數(shù)值模擬結(jié)果所表明的印—太海溫梯度對(duì)亞洲季風(fēng)區(qū)氣候有重要影響的結(jié)論.

5 夏季W(wǎng)NPAC/WNPC與海溫變化關(guān)系不對(duì)稱(chēng)的可能原因

圖7 同圖5,但為C類(lèi)和D類(lèi)Fig.7 Same as Fig.5,but for categorization C and D

根據(jù)目前對(duì)WNPAC的研究結(jié)果以及本文4.1節(jié)的線性和偏相關(guān)分析結(jié)果,我們可能很容易得到這樣的結(jié)論:WNPC和WNPAC與海溫變化的關(guān)系是剛好相反的,WNPC與前期LaNi?a發(fā)展和成熟期秋冬季赤道中東太平洋地區(qū)冷海溫異常及衰減期春夏季印度洋的冷海溫異常密切聯(lián)系.從而認(rèn)為WNPC是連接La Ni?a與東亞夏季氣候的重要橋梁,并可在文獻(xiàn)中[7,20]找到類(lèi)似的結(jié)論.但通過(guò)本文的進(jìn)一步分析卻發(fā)現(xiàn):WNPC和WNPAC與海溫變化關(guān)系是完全不同的:夏季W(wǎng)NPAC與前期冬季的El Ni?o和同期熱帶印度洋的暖海溫異常有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系;而夏季W(wǎng)NPC與前期冬季的La Ni?a事件聯(lián)系不密切,與同期熱帶印度洋冷海溫變化的關(guān)系也不明顯,更多地表現(xiàn)為與夏季熱帶印度洋和太平洋之間的東西緯向熱力差異,及由此引發(fā)的赤道印度洋和西太平洋地區(qū)的西風(fēng)異常有關(guān),在與海溫變化關(guān)系上表現(xiàn)出了與WNPAC明顯不對(duì)稱(chēng)的特征.

從以上的分析我們發(fā)現(xiàn)夏季W(wǎng)NPC并不像WNPAC一樣,與前期冬季赤道中東太平洋和同期印度洋海盆尺度的暖海溫變化有比較穩(wěn)定的聯(lián)系,但有一個(gè)比較共同的地方就是無(wú)論怎樣的海溫變化,夏季在赤道印度洋至中西太平洋地區(qū)與WNPAC(WNPC)相應(yīng)的異常 Walker環(huán)流圈均比較類(lèi)似,對(duì)應(yīng)WNPAC(WNPC),在印—太之間出現(xiàn)一個(gè)在印度洋氣流上升和中太平洋氣流下沉(赤道印度洋和西太平洋氣流上升,而日界線附近為異常下沉氣流)的異常環(huán)流圈,低層在印度洋和西太平洋地區(qū)為異常東風(fēng)(西風(fēng)).這種異常 Walker環(huán)流圈和低層緯向異常風(fēng)的變化在很大程度上都與印—太之間的海溫差異有著密切聯(lián)系.為突出這一點(diǎn),這里再選取熱帶印度洋(10°S—20°N,40°E—130°E)和赤道太平洋(10°S—10°N,180°E—240°E)區(qū)域平均的海溫距平分別表示兩個(gè)區(qū)域的熱力變化,用兩個(gè)區(qū)域平均海溫距平的差值來(lái)表示赤道印度洋和太平洋之間的熱力差異(Thermal Difference),并定義為T(mén)DI=SST(10°S—10°N,180°E—240°E)-SST(10°S—20°N,40°E—130°E).夏季 TDI與850hPa風(fēng)場(chǎng)的相關(guān)進(jìn)一步表明了印—太之間海溫緯向差異與WNPAC/WNPC的密切聯(lián)系(圖9a):東暖西冷海溫差異與WNPC的形成有關(guān),而西暖東冷的海溫差異與WNPAC的形成有關(guān).合成分析的結(jié)果也進(jìn)一步表明了印—太海溫差異對(duì)WNPAC和WNPC的形成有極其重要影響(圖9b).

Wu等[27]的研究認(rèn)為 WNPAC和 WNPC分別是El Ni?o和La Ni?a年冬季相伴赤道東太平洋海溫變化出現(xiàn)的重要大氣環(huán)流異常.從本文的研究也可以看到大部分夏季顯著的WNPAC與前期冬季的El Ni?o和 WNPAC有關(guān),WNPAC一直可從冬季持續(xù)至夏季;而夏季顯著的WNPC卻與前期冬季的La Ni?a事件的聯(lián)系不十分密切,一般多表現(xiàn)為夏季獨(dú)立出現(xiàn)的一種大氣環(huán)流異?,F(xiàn)象.那么,為什么夏季W(wǎng)NPAC與前期El Ni?o的關(guān)系比較密切,而夏季W(wǎng)NPC與前期La Ni?a的關(guān)系不是很密切??jī)煞N異常海洋事件后期海溫變化的特征有什么差異?

圖10分別為1979—2011年期間典型El Ni?o(1982、1986、1987、1991、1994、1997、2002、2009 年)和 La Ni?a(1984、1988、1998、1999、2000、2010年)成熟年冬季至衰減年夏季的海溫距平合成.可以看到冬春季從印度洋至太平洋的海溫距平分布表現(xiàn)為三級(jí)模態(tài)特征,El Ni?o年為正-負(fù)-正,La Ni?a年剛好相反,為負(fù)-正-負(fù)(圖10a,10b).而夏季的海溫距平分布則轉(zhuǎn)為東西差異的偶極型模態(tài):El Ni?o衰減年夏季,赤道印度洋為明顯的暖海溫異常,而赤道中東太平洋地區(qū)的暖海溫異常明顯減弱,中太平洋地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)槔浜禺惓?,赤道印度洋和太平洋之間的熱力差異為西暖東冷(圖10e),比較有利于夏季W(wǎng)NPAC的形成和維持;與之不同的是在La Ni?a衰減年夏季,盡管赤道印度洋和中東太平洋的冷海溫異常均有減弱,但赤道中東太平洋的冷海溫異常仍比印度洋明顯,印—太之間的熱力差異仍表現(xiàn)為西部比東部偏暖的特征(圖10f),與El Ni?o衰減年夏季的海溫差異一致,這種印—太之間西部比東部偏暖的海溫差異是不利于夏季W(wǎng)NPC形成和維持的.

從以上分析來(lái)看,El Ni?o和La Ni?a衰減年夏季雖然熱帶地區(qū)的海溫變化明顯不同,但印—太之間東西向海溫?zé)崃Σ町惖淖兓瘏s是一致的,均表現(xiàn)為西部印度洋比東部太平洋偏暖.這樣的海溫差異相對(duì)于El Ni?o衰減年夏季而言有利于赤道西太平洋附近異常東風(fēng)的產(chǎn)生和WNPAC的維持,而對(duì)應(yīng)La Ni?a衰減年夏季的情況,卻不利于 WNPC維持,甚至?xí)鸬酱偈?WNPC減弱的作用.因此,El Ni?o和La Ni?a衰減年夏季印—太之間海溫緯向差異的一致性特征有可能是導(dǎo)致夏季 WNPAC/WNPC與海溫變化關(guān)系非對(duì)稱(chēng)的重要原因.

圖9 (a)夏季TDI與850hPa矢量風(fēng)的相關(guān);(b)超過(guò)±0.8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的正TDI指數(shù)年與負(fù)TDI指數(shù)年850hPa合成風(fēng)的差值陰影區(qū)為相關(guān)或合成差值場(chǎng)通過(guò)95%顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域Fig.9 (a)Correlation between TDI and 850hPa wind in summer;(b)The difference between positive and negative TDI years exceeding ±0.8standard deviation The correlation exceeding 95%significant level is shaded.

6 結(jié)論和討論

夏季W(wǎng)NPAC和WNPC是西北太平洋地區(qū)兩種重要的大氣低層環(huán)流異常特征型,過(guò)去有關(guān)WNPAC的很多研究揭示了WNPAC與熱帶海溫變化的密切聯(lián)系,而對(duì)WNPC的研究比較少.本文從夏季西北太平洋大氣環(huán)流異常特征出發(fā),結(jié)合海溫變化與 WNPAC/WNPC的分類(lèi)比較,進(jìn)一步探討了夏季西北太平洋大氣環(huán)流異常的變化特征及其與海溫變化的關(guān)系,得到以下幾點(diǎn)主要結(jié)論:

(1)夏季西北太平洋地區(qū)對(duì)流層中下層的WNPAC/WNPC與東亞—西北太平洋低緯度至高緯度的經(jīng)向PJ波列以及歐亞中高緯度的東西緯向波列的變化有關(guān).通過(guò)與高低緯度波列的相互聯(lián)系,它對(duì)東亞及歐亞中高緯度的氣候異常有十分重要的影響.

(2)夏季 WNPAC和 WNPC與熱帶海溫變化的關(guān)系是明顯不對(duì)稱(chēng)的.夏季W(wǎng)NPAC與熱帶海溫變化的關(guān)系比較穩(wěn)定,與El Ni?o成熟年冬季的赤道東太平洋的暖海溫異常和El Ni?o衰減期春夏季印度洋海盆尺度的暖海溫變化密切相關(guān);而夏季W(wǎng)NPC與熱帶海溫變化的關(guān)系存在明顯的不確定性,與La Ni?a事件沒(méi)有十分明顯的聯(lián)系.

(3)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),夏季赤道印度洋和太平洋之間的東西向熱力差異是影響夏季W(wǎng)NPAC/WNPC產(chǎn)生和維持的最重要因子,赤道印度洋和太平洋之間西暖東冷的東西向熱力差異在孟加拉灣—赤道西太平洋引起的異常東風(fēng)將導(dǎo)致西北太平洋出現(xiàn)異常的WNPAC;相反的熱力差異則有利于在孟加拉灣—赤道西太平洋引起的異常西風(fēng)并導(dǎo)致西北太平洋出現(xiàn)異常的WNPC.

(4)本文初步探討了 WNPAC/WNPC與海溫變化關(guān)系不對(duì)稱(chēng)的可能原因,發(fā)現(xiàn)El Ni?o年和La Ni?a年衰減期夏季熱帶印度洋和太平洋海溫變化所引起的印—太之間熱力差異變化的一致性可能是導(dǎo)致WNPAC/WNPC與海溫變化關(guān)系不對(duì)稱(chēng)的可能原因.La Ni?a年衰減期夏季印—太之間西部比東部偏暖的異常熱力差異不利于WNPC的產(chǎn)生和維持,甚至?xí)鸬酱偈瓜募網(wǎng)NPC減弱的作用.

赤道東太平洋海溫變化是年際尺度上影響氣候異常的重要海洋因子.目前的很多工作研究了El Ni?o發(fā)展和結(jié)束不同階段的海溫變化對(duì)氣候的影響,發(fā)現(xiàn)El Ni?o對(duì)衰減年夏季東亞地區(qū)的氣候有重要的影響[41-42],進(jìn)一步的分析表明 WNPAC在連接El Ni?o冬季海溫異常與夏季氣候變化中有重要橋梁作用[7].本文的分析也進(jìn)一步表明了夏季W(wǎng)NPAC與El Ni?o成熟年冬季赤道中東太平洋暖海溫和衰減年夏季熱帶印度洋暖海溫變化的重要聯(lián)系.但是由于La Ni?a衰減年夏季海溫變化差異的影響,夏季顯著的WNPC與La Ni?a成熟年冬季的海溫變化和衰減年夏季印度洋海溫變化并沒(méi)有穩(wěn)定的聯(lián)系,而主要是與夏季赤道印—太之間海溫變化的差異有關(guān).因此,有關(guān)La Ni?a年的海溫異常對(duì)后期氣候的影響,及其影響的可能機(jī)制是我們以后工作中應(yīng)該加強(qiáng)的問(wèn)題.

最近,何超等[43]的分析揭示了夏季西北太平洋副熱帶高壓年際變率的兩種模態(tài),按其對(duì)應(yīng)的赤道緯向風(fēng)的不同,分別將這兩種模態(tài)稱(chēng)為赤道東風(fēng)共存模態(tài)(EEM)和赤道西風(fēng)共存模態(tài)(EWM),并發(fā)現(xiàn)這兩種模態(tài)對(duì)應(yīng)的ENSO不同.EEM對(duì)應(yīng)前冬El Ni?o事件的衰減和位相轉(zhuǎn)變,相應(yīng)產(chǎn)生的西北太平洋反氣旋環(huán)流更接近赤道;而EWM對(duì)應(yīng)從前期秋季持續(xù)到當(dāng)年夏季的長(zhǎng)周期El Ni?o,相應(yīng)產(chǎn)生的西太平洋異常反氣旋形成于當(dāng)年春季,并在夏季進(jìn)一步加強(qiáng).考察本文選取的顯著正 WNPI年,只有1983年前期冬季赤道中東太平洋的暖海溫異常持續(xù)到1983年夏季,分析相應(yīng)的夏季850hPa風(fēng)場(chǎng),赤道附近除了西印度洋和140°E—日界線附近為異常西風(fēng)外,赤道東印度洋至西太平洋地區(qū)為異常東風(fēng),異常東風(fēng)的強(qiáng)度比EEM模態(tài)的異常東風(fēng)偏弱,這在一定程度上表明了ENSO的持續(xù)時(shí)間對(duì)赤道附近異常東風(fēng)變化的可能影響,相應(yīng)也會(huì)對(duì)西北太平洋反氣旋的結(jié)構(gòu)和位置產(chǎn)生一定的影響.

另外,從本文的分析看到,El Ni?o和 La Ni?a衰減年夏季印—太海溫變化的差異是比較一致的,均表現(xiàn)為西部印度洋比東部太平洋偏暖的熱力差異,也正是由于這種熱力差異的變化導(dǎo)致夏季W(wǎng)NPAC和WNPC與海溫變化關(guān)系的非對(duì)稱(chēng)性.那么,為什么 El Ni?o和 La Ni?a衰減年夏季印—太海溫變化的差異是一致的,有關(guān)這些問(wèn)題還不是很清楚,值得進(jìn)一步探討.

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