全球增暖1.5℃和2.0℃下El Ni?o的变化特征及其对中国夏季降水的可能影响

摘要

利用通用地球系统模式(CESM)在全球升温阈值1.5℃/2.0℃下(相对于工业革命前)的模拟结果及其20世纪历史模拟结果，研究了全球变暖1.5℃/2.0℃情况下El Ni(n)o的振幅、周期及频次变化特征，并探究了热带大气的响应。最后，探讨了全球变暖1.5℃/2.0℃下两类El Ni(n)o事件对中国夏季降水的可能影响。主要结论如下: (1)全球增暖1.5℃/2.0℃下El Ni(n)o关键区对全球增暖的响应存在差异，表现出从西至东增温逐渐加快的趋势。全球增暖1.5℃/2.0℃对ENSO周期无显著影响，但振幅显著增加，并有向东扩展趋势。现代期(1976-2005年)中，观测与模拟的极端和中等ElNi(n)o事件发生频率相当，增暖1.5℃情景下极端El Ni(n)o事件的频率是现代期的1.5倍，增暖2.0℃情景下极端El Ni(n)o事件的频率是现代期的2.3倍。增温会导致极端El Ni(n)o事件频率增加，频率呈非线性增长，增暖2.0℃相对增暖1.5℃下的0.5℃增温可能导致极端El Ni(n)o事件发生的频率更快。但1.5℃和2.0℃情景中，极端和中等El Ni(n)o事件的之和和现代期相当。 (2)全球增暖1.5℃/2.0℃情景下，热带太平洋东、西向海平面气压梯度减小，赤道中东太平洋低层纬向东风减弱，西风异常增强，上升气流增强，降水增多，沃克环流呈减弱趋势。沃克环流强度的变化和全球增暖有关，但中心位置基本不变，变化的主体在低层风场的上升运动，增暖2.0℃情景相对于增暖1.5℃情景各要素变化更强烈。中部型El Ni(n)o事件相对于东部型El Ni(n)o事件其对应的沃克环流的上升支更强，而东部型El Ni(n)o事件对应的沃克环流的范围更广。中部型和东部型El Ni(n)o事件中各环流系统在现代期、增暖1.5℃和增暖2.0℃下的中心位置没有明显改变，但强度变化较大，中部型和东部型El Ni(n)o对流场的影响在强度和空间上不对称。 (3)增暖1.5℃/2.0℃情景下东亚哈德莱环流和两类El Ni(n)o事件对应的次年中国夏季降水发生显著改变。增暖1.5℃/2.0℃情景下东亚哈德莱环流上升运动加强，增暖2.0℃相对增暖1.5℃下的0.5℃升温使其上升支发生更显著的增长。增暖2.0℃情景下，东部型El Ni(n)o事件次年中国东部夏季降水发生了显著差异，现代期、增暖1.5℃和增暖2.0℃下中部型El Ni(n)o事件对应的次年中国夏季哈德莱环流强度均比东部型ElNi(n)o事件强，引起的降水异常较东部型El Ni(n)o事件多。现代期、增暖1.5℃和增暖2.0℃下850hPa风场中菲律宾反气旋和西北太平洋的不同环流系统配合，影响孟加拉湾和西北太平洋对中国东部地区的水汽输送，进一步影响中国夏季降水。西北及东北地区的水汽输送通道受遥相关型控制，水汽主要来源于北冰洋等高纬度地区。同时，500hPa高度场对长江流域的雨带也有影响，会造成雨带的偏移以及降水的异常。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究目的和研究意义

1．2国内外研究进展

1．2．1全球变暖背景下ENSO特征的变化

1．2．2全球变暖背景下与ENSO相关的环流系统的变化

1．2．3全球变暖背景下ENSO对中国夏季降水的影响

1．3主要研究内容

1．4研究特色和创新点

第二章模式、资料及方法

2．1 CESM模式简介

2．2资料

2．2．1模式资料

2．2．2观测资料

2．3方法

2．3．2 El Ni(n)o事件的分类

2．3．3两类El Ni(n)o指数的计算方法

2．3．4沃克环流指数

2．3．5 EOF分析

2．3．6线性倾向估计

2．3．7滑动平均

2．3．8相关分析

2．3．9 T检验

2．3．10功率谱分析

第三章全球增暖1．5℃和2．0℃下El Ni(n)o的变化特征

3．1引言

3．2模式对El Ni(n)o事件的模拟效果

3．3观测和模拟的太平洋海温变化特征

3．4 ENSO周期和强度的变化

3．5极端El Ni(n)o事件频次统计

3．6两类El Ni(n)o事件的海温异常分布

3．7小结

第四章全球增暖1．5℃和2．0℃下热带大气环流的响应

4．1引言

4．2热带低层系统的变化

4．3沃克环流的变化

4．4 El Ni(n)o对热带大气流场的影响

4．5小结

第五章全球增暖1．5℃和2．0℃下El Ni(n)o对中国夏季降水的影响

5．1引言

5．2中国降水的变化趋势

5．3两类El Ni(n)o事件对中国次年夏季降水的影响

5．4夏季东亚哈德莱环流变化特征

5．5低层风场和500 hPa高度场特征

5．6小结

第六章总结与讨论

6．1本文主要结论

6．2工作展望

参考文献

致谢

个人简介

硕士期间科研成果