ENSO与NAO关系的复杂性及其机理

摘要

本文利用1951-2013年逐月HadleySST资料、NCEP/NCAR全球再分析资料、NOAA地表气温资料与全球陆地降水重建资料以及中国地表气温逐月/逐日格点数据等海气多要素资料，探讨了ENSO与NAO关系的复杂性及其可能原因，并结合观测和数值试验探讨了两类ENSO引起的热带海气耦合和热带外大气环流响应的非线性特征，进一步，揭示两类ENSO通过调制NAO位相对中国北方地区造成的气候异常响应的差异，主要得到以下结论:
　　(1)ENSO与NAO之间的联系难以用简单的线性关系进行描述，除了热带火山爆发事件对二者关系的可能干扰之外，主要由于两类La Ni(n)a对NAO的影响近乎相反。NAO对ENSO事件的响应与ENSO海表温度(SST)异常的纬向位置有密切关联，NAO对EP型ENSO的响应是非线性的，EP型El Ni(n)o和EP型La Ni(n)a冬季NAO均表现为负位相;而NAO对CP型ENSO的响应是准线性的，CP型El Ni(n)o对应NAO负位相，CP型La Ni(n)a对应NAO的正位相。
　　(2)两类ENSO对NAO的非线性影响可能与热带太平洋的背景SST分布有关。由于热带太平洋背景SST表现为西暖东冷，CP型ENSO事件的最大SST异常中心靠近暖池东边缘，此处海温临近激发对流阈值，ENSO事件发生时对流异常响应较为敏感，而EP型ENSO事件SST异常主要位于热带东太平洋冷舌区，背景海温较冷且处于Walk环流下沉支，La Ni(n)a事件发生时难以引起较大的对流响应，而EP型El Ni(n)o强度较强，即使发生在冷舌区也可以引起对流降水。因此，EP型冷暖事件产生的局地大气响应异常非线性特征明显，进而可通过大气遥相关型影响热带外大气环流。数值模拟试验证实了两类ENSO期间热带太平洋SST异常的强迫效应，说明了ENSO对NAO的非线性影响关键是由于ENSO冷暖SST异常纬向位置差异所引起的局地海气耦合的不同导致的。
　　(3)两类ENSO可通过NAO调制欧亚北部及中国北方冬季气温。两类El Ni(n)o和EP型La Ni(n)a冬季，NAO呈现负位相，北大西洋急流随之减弱，从而导致暖湿空气的输送减弱，纬向温度平流的负异常使欧亚北部气温较气候态偏冷，同时，欧亚大陆上空海平面气压距平场呈现北正南负的结构，自北大西洋的暖湿空气可以直接影响下游东亚地区，且由于西伯利亚高压偏强，中国北方尤其是东北地区气温偏低;而在CP型La Ni(n)a冬季，虽然NAO出现正异常响应，但其空间结构存在位置偏移，因而纬向温度平流的作用并不显著，中国北方冬季气温偏高的信号不明显。并且，两类El Ni(n)o对中国北方冬季极端低温发生日数的影响与对季节平均气温的影响相类似，均使中国北方冬季极端低温事件的发生频次增多;而两类La Ni(n)a对极端低温的影响较弱。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究进展

1．21 两类ENSO的提出及其基本特征

1．22 两类ENSO的气候影响

1．23 NAO的定义及其对中国气候的影响

1．24 ENSO与NAO关系的研究进展

1．3 主要研究内容

1．31 拟解决的关键问题

1．32 章节安排

2．1 资料

2．2 方法

2．21 相关分析及t检验

2．22 一元线性回归

2．23 合成分析及t检验

2．3 模式

第三章 ENSO与NAO关系的复杂性

3．1 引言

3．2 两类ENSO的分类

3．3 ENSO与NAO关系的不确定性

3．4 两类ENSO对NAO影响的非对称性

3．5 本章小结

第四章 ENSO／NAO关系复杂性的可能原因

4．1 引言

4．2 敏感性试验设计

4．3 热带太平洋SST异常的影响

4．4 影响机制分析

4．41 热带东太平洋SST异常与对流响应的非线性关系

4．42 可能影响途径讨论

4．5 本章小结

第五章 两类ENSO通过调制NAO对中国北方冬季气温的不同影响

5．1 引言

5．2 对中国北方冬季地表气温异常的影响

5．3 对中国北方冬季极端低温事件发生频次的影响

5．4 可能影响途径探究

5．41 观测事实

5．42 数值模拟

5．5 本章小结

6．1 主要结论

6．2 特色和可能创新点

6．3 问题与展望

参考文献

作者简介

致谢