大气环流中ENSO循环的动力统计分析.pdf
ENSO与北半球冬季大气环流异常的年代际关系
摘 要 ： 用 Ｎ Ｅ ／ Ｃ Ｒ 再 分 析 资 料 和 Ｃ Ｃ（ 利 Ｃ ＰＮ Ａ Ｐ 气候 预 测 中心 ） ｉｏ － 区 海 表 温 度 序 列 ， 究 了 Ｎ ｎ ３４ 研 １５／９ １ ２０ ／０ ３年 冬季 Ｅ Ｏ 事件 与 北 半 球 大 气环 流 的相 互 关 系及 其年 代 际 变化 。 结 果 ９０ １５ ＿ ０ ２２０ ＮＳ 表 明： 北半球 大气环 流对 Ｅ Ｏ 事件 的响 应在 １７／９ ９年 有 一个 明显 的跃 变。跃 变后 ， 纬 中高 ＮＳ ９８ １７ 低 层 大气环 流对 Ｅ Ｓ 事件 的响 应 明显减 弱 ， 中东南 亚的减 弱最 为 明显 ， ＮＯ 其 而低层 大 气环流 对 Ｅ Ｏ ＮＳ 事件 的响 应则有 所增 强 ； 东半球 中 高纬 大气环 流 异 常与 Ｅ Ｓ 事件 关 系明显 减 弱 ； ＮＯ 西半 球 中 高纬
３ Ｙ ｎ ｈｎ ｔｏｏｏ ｉ ｌ ｕ ｕ Ｙａｃｅｇ ２ ４０ ， ｈｎ ） ． ａ ｃｅｇＭｅｅｒｌｇｃ ￣ａ ， ｎｈ ｎ ２ ０ １ Ｃ ｉａ ａＢ
Ａｂｔａｔ Ｕ ｉｇｔｅＮ Ｅ ／ Ａ ａ ａ ｓ ａａａｄｔｅ Ｐ Ｃ ｉａ ｒｄｃ ｏ ｅ ｔ ）Ｓ Ｔｄ ｔ ｏ ｓ ｃ ： ｓ Ｃ Ｐ ＮＣ Ｒ ｒ ｎｌ ｉ ｄ ｔ ｎ Ｃ（ ｌ ｔ Ｐｅ ｉ ｉｎＣ ｎｅ ｒ ｎ ｈ ｅ ｙｓ ｈ Ｃ ｎｅ ｔ ｒ Ｓ ａａ ｆ
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第３ ０卷 第 ６期 ２０ ０ ７年 １ ２月
关于ENSO事件及其对中国气候影响研究的综述
关于ENSO事件及其对中国气候影响研究的综述一、概述ENSO事件，即厄尔尼诺南方涛动事件，是太平洋赤道带海洋和大气相互作用失去平衡而产生的一种气候现象。
它主要表现为赤道东太平洋海水温度的异常变化，以及与之相关的海洋环流和大气环流的调整。
这一气候现象不仅影响太平洋地区的气候，而且通过大气环流的调整，对全球气候产生重要影响。
中国，作为世界上最大的发展中国家，其气候系统受到多种因素的影响，其中ENSO事件的影响尤为显著。
ENSO事件通过改变中国上空的大气环流，进而影响降水、温度等气候要素，从而对中国的农业生产、水资源管理、能源供应等方面产生深远影响。
对ENSO事件及其对中国气候影响的研究，不仅有助于深化对气候系统变化规律的认识，而且对于提高中国应对气候变化的能力，保障国家经济社会可持续发展具有重要意义。
近年来，随着气候变化问题的日益突出，国内外学者对ENSO事件及其对中国气候影响的研究也日益深入。
研究内容涵盖了ENSO事件的成因、发展机制、预测预报，以及对中国降水、温度等气候要素的影响等方面。
同时，随着观测手段和数据处理技术的不断进步，对ENSO事件及其影响的监测和评估能力也在不断提高。
尽管取得了显著进展，但ENSO事件及其对中国气候影响的研究仍面临诸多挑战。
例如，如何准确预测ENSO事件的发生和发展趋势，如何全面评估其对中国气候的影响程度，以及如何有效应对其带来的不利影响等，都是需要进一步研究和探讨的问题。
ENSO事件及其对中国气候影响的研究是一个复杂而重要的课题。
未来，随着气候变化问题的进一步加剧和人们对气候系统认识的不断深入，这一领域的研究将更加深入和广泛，为应对气候变化、保障国家可持续发展提供重要的科学支撑。
1. ENSO事件简介ENSO，即厄尔尼诺南方涛动，是热带太平洋地区海水温度与大气环流之间相互作用引发的一系列气候现象。
这一现象的显著特征表现为厄尔尼诺和拉尼娜两种异常状态。
厄尔尼诺期间，赤道东太平洋海域的海水温度异常升高，而拉尼娜期间则相反，该海域的海水温度异常降低。
ENSO与东亚季风气候动力学
气大象气学科与学气学候院 学
刘海文
1
7.4 ENSO对东亚夏季风的影响
ENS0是年际气候变化的重要信号， ENSO的出现往往给全球不少地方造成严重 气候异常和灾害，同样对东亚季风的活动 也有明显的影响。
2
另 一方面，作为热带大气和海洋耦合相 互作用的产物，ENSO的发生也自然地与大 气环流的异常，尤其是东亚季风活动的异 常有关。
Webster(1987)又给出了一个更普遍的季 风定义标准：
冬、夏风向的季节性反转和干、湿期的季 节性交替出现。
Winds at 925hPa
DJF
JJA
West African Monsoon
Asian Monsoon Austral Monsoon
Land/Sea Temperature contrasts
1.3 ENSO对西太平洋副高的影响
夏季西太平洋副高位置
E1 NINO年夏季西太平洋副高是西伸 还是东退的，不同的研究者有不同的结 果。
28
E1 NINO年夏季西太平洋副高的强 度，在 EL NINO夏季副热带高压往往 是偏弱的，但是对于持续型EL NINO 事件，其第二年里西太平洋副高往往 偏强。
平均来讲，在EL NiNO处于发展期的 夏季，中国东部的 主要降雨带在长江— 淮河流域；
而在El NiNO处于 衰减期的夏季，中国 东部的主要降雨带在 长江以南的两湖地区。
33
ENSO事件对中国降水的影响
El Nino年与La Nina年对中国 降水的影响是明显的，尤其是发 生第二年影响更为明显。主要特 征是El Nino年次年长江与长江 以南多雨，北方少雨，而La Nina次年正好相反。
东北风
ENSO循环年代际变化及其数值模拟
觎ｚ
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Ａｂｔ・ ｔ Ｔｈ ｅｍ ｒ ａ １ ｅ ａ ａ ｈｆ ｆｇ０ ａ ｌ ｔ ｎｔ ｅ１ｔ ９ Ｏ ａ ｅ ｎ ｏ ｓ ｒ ｅ ，ａ Ｕ ａ ｈ ｅａ ａ ｓＩ ｃ ａ ｅｒ ｒ ｋ ｂｅｄ ｃ ｄ １ｓ ｉ ｏ ｌｂ ｌｃｉ ｅｉ ｈ ａｅ１ ７ ｓｈ ｓｂ ｅ ｂ ｅｖ ｄ ｓｗｅ ｓｔ ｅｄ ｃｄ ｌ ｔ ｍａ ｖ ｒａ ｉｔ ｆＥＮＳ ｗｈｃ ｓｔｅｍ ０ ｔｓｇ ｉ ｃｎ ｏ ｐ ｅ ｉ—ｅ ｈ ｎ ｍｅ ０ ｈ Ｉ ｐｃ １Ｐ ｃｆｃ ｎ ｏ ｄ ｒｔ — ａ ｉｂｌ ｙｏ ｉ ０ ｉｈ ｉ ｈ ｓ ｉｎｆ ａ ｔｃ ｕ １ｄａｒｓａｐ ｅ Ｏ ｎ ｎ ｉ ｔ ｅｔＤ ｉａ ａ ｉ ． ｒ ｅ ０ ｅ ｉ ｎ ｉ Ｉ
Ｎ岫 ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ０ ｃ ｄ ｌＭ ０ ｌ ｔ０ ｆＥＮＳ ｒｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔ０ ｆＤｅ ａ ａ ｄｕ ａ ｉ ｎ Ｏ ｏ
ＬＩ ＡＮＧ ａ ｎ ，ＹＵ ｎ ｑ ａ ｇ Ｘｉｏ ｉ～ Ｙｏ ｇ ｉｎ ，ａ ｄ ＬＩ Ｈ ａｌ ｎ ｎ Ｕ ｉ ｇ ｏ
Ｃｈｎｅｅ ｉ ｓ ），２ Ｏ ０ ８，３ （ ）：１ ７ ～ １ ８ ２ ６ ４变 化 及 其数 值 模 拟 ＮＳ
梁 晓妮
２中国科学 院研究 生院 ， 京 北 １ ０ ４ ０Ｏ９
俞永强
刘海 龙
１Ｏ２ ０Ｏ ９
１中国科学 院大气 物理研究所大气科学 和地球 流体力学数值模拟 国家重点实验室 ， 北京
Ｓ Ｏ的强度 、 不对称性 与海洋 内部 的非线性 过程之 间在 年代 际尺度 上也存 在密切 的关 系。但是 ， 式模拟 与观测 模
结果之 间仍然存 在着一定 的误差 ， 模式有待 于进一步 改进 。 关键词 大洋环 流模 式 文章编号 Ｅ ０ 年 代际调制 Ｎｓ 中图分 类号 Ｐ ６ ４１ 文献标识码 Ａ １Ｏ —９ ９ ２ Ｏ ）０ —１ ７ —１ Ｏ ６ ８ ５（Ｏ ８ ６ ４ １ ２
ENSO事件对全球气候变化影响研究动态分析
ENSO事件对全球气候变化影响研究动态分析随着全球气候变化的日益严重，人们对于ENSO事件（厄尔尼诺-南方涛动）及其对全球气候的影响进行研究已成为科学界的重要关注点。
ENSO事件是指赤道东太平洋海温异常升高以及大气环流的变化，它会对全球气候系统产生重大影响。
本文旨在分析近年来关于ENSO事件对全球气候变化的研究动态。
ENSO事件是地球最重要的自然气候事件之一，其周期大约为2-7年。
ENSO的发展通常分为厄尔尼诺和拉尼娜两个阶段。
厄尔尼诺期间，赤道东太平洋海温升高，同时大气环流异常。
而拉尼娜期间，赤道东太平洋海温降低，并伴随相应的大气环流变化。
ENSO的发展阶段和持续时间对全球气候变化产生深远的影响。
过去几十年来，科学家通过观测数据和气候模型的研究逐渐揭示了ENSO事件对全球气候变化的影响机制。
研究表明，ENSO事件导致全球大气环流的改变，进而影响全球气候。
例如，在厄尔尼诺事件期间，大部分地区会出现异常增温和降水不足的现象，尤其是赤道附近地区，包括南美洲、澳大利亚和东南亚等地区。
而拉尼娜事件则通常带来异常降温和降水过多的情况，特别是南美洲的东部地区。
ENSO事件也会对全球大气环流产生远距离的效应，如，它与南海季风和太平洋北美地区的降水等有关。
最近的研究表明，ENSO事件对全球气候变化的影响正在发生变化。
一些科学家认为，随着全球气候变暖的进行，ENSO事件可能会变得更加频繁和强烈。
根据气候模型的预测，未来几十年内，厄尔尼诺事件可能会更常发生，并且可能变得更加强烈。
这将导致许多地区的天气极端事件增加，如干旱和洪涝等。
同时，拉尼娜事件也可能变得更加频繁和强烈，给南美洲和其他地区带来更多的降水。
这种趋势可能会对全球农业产量和生物多样性产生重大影响。
除了影响天气和气候，ENSO事件还会对海洋生态系统产生深远影响。
研究表明，ENSO事件可以引起海洋中的物种分布、生物量和营养物质循环等方面的变化。
例如，厄尔尼诺事件可以导致东太平洋上升流减弱，限制浮游植物的生长，进而可能影响整个食物链。
ENSO事件对气候的影响教程
ENSO事件对气候的影响教程ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）是指热带太平洋区域发生的一种自然气候现象。
它以几年为周期，对全球气候产生广泛的影响。
本篇文章将为您介绍ENSO事件对气候的影响以及相关教程。
一、ENSO事件简介ENSO事件是指厄尔尼诺和拉尼娜两种反向气候现象的交替出现。
厄尔尼诺是太平洋东部海温异常升高，而拉尼娜则是太平洋东部海温异常降低。
这两种现象引起了热带太平洋区域的大气和海洋变化，进而对全球气候产生影响。
二、ENSO事件对气候的影响1.大气循环变化ENSO事件会改变热带太平洋区域的大气环流。
在厄尔尼诺事件中，热带太平洋上空的风向发生逆转，对流增强，而拉尼娜事件则相反。
这种大气环流变化会导致全球气候格局发生相应变化。
2.降水分布变化ENSO事件会对全球不同地区的降水分布产生重要影响。
在厄尔尼诺事件中，热带太平洋上部的海洋温暖会诱发大量降水，导致南美、非洲东部和印度等地区出现异常降水。
而拉尼娜事件则相反，这些地区会出现干旱。
另外，ENSO事件还会引起亚洲夏季风、北美降水和澳大利亚降水的变化。
3.风暴活动变化ENSO事件对全球的风暴活动也产生影响。
在厄尔尼诺事件中，热带太平洋风暴活动频繁，尤其是东太平洋地区。
而拉尼娜事件则会导致风暴活动减少。
4.温度异常ENSO事件还对全球温度产生一定的影响。
在厄尔尼诺事件中，全球平均温度升高，而拉尼娜事件则相反。
三、如何预测ENSO事件准确预测ENSO事件对气候研究和气候变化应对具有重要意义。
以下是常用的ENSO事件预测方法：1.传统气候模式通过运行大气和海洋模式，结合当前的观测数据，以及历史ENSO 事件的统计分析，来进行长期的预测。
2.统计方法通过对ENSO事件的历史数据进行统计分析，寻找与ENSO事件相关的气候指标，以此为基础进行预测。
3.机器学习方法利用机器学习算法，通过输入大量的观测数据和历史ENSO事件的数据，来构建预测模型，并进行短期和中期的预测。
厄尔尼诺南方涛动指数(ENSO)
The two graphs (right) shows this corrolation. The top graph shows the change in water temperature from normal for Niño 3.4. The bottom graph shows the southern oscillation index for the same period. When the pressure in Tahiti is lower than Darwin, Australia the temperature in Niño 3.4 is higher than normal and El Niño is occurring; the warm episode of ENSO.
ENSO is primarily monitored by the Southern Oscillation Index (SOI), based on p ressure differences between Tahiti and Darwin, Australia. The SOI is a mathemat ical way of smoothing the daily fluctuations in air pressure between Tahiti and
气体动力循环分析计算共78页
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
气体动力循环分析计算
果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
ENSO与东亚季风-气候动力学
中国千年尺度的变化—气温
(1) 汉 (2) 隋唐
(3) (4)
后唐
元
（中国气候与环境演变，2005）
近2000年来，至少有4个明显的暖期:(1)公元1-200年; (2)公元570-780年;(3)公元930-1320年;(4)公元1920年至今
元朝和明朝的衰落更替也与季风降水的大 减少密切相关。
Nov./Dec.
West African Monsoon
Asian Monsoon
Austral Monsoon
May/June
Rainfall (mm/day)
DJF
West African Monsoon
Asian Monsoon
Austral Monsoon
JJA
亚洲季风环流系统
东亚夏季风系统示意图 中高纬度冷空气活动
51
西太平洋一些岛屿的观测资料同样可 以清楚地反映东亚冬季风活动的情况。 因为赤道西太个洋地区的冬季多雨往往 同强而频繁的东亚冬季风活动有关；而 副热带地区冬季温度的负距平和北风异 常无疑和同强东仅冬季风活动有关.
52
因此，西北太平洋地区温度场和风场的异 常说明火E1 Nino年的冬半年东亚地区的暖空 气活动偏弱，东亚出现弱冬季风情况。
29
1.4 ENSO与中国东部的汛期降水
ENSO对中国东部地区汛期降水的影 响已有不少研究，但其结果相当不一致， 只是华北地区的汛期降水量与ENSO的 关系较为明显
31
近些年研究表明：中国东部地区夏 季降水量与ENS0的关系，尤其是与EL NINO的关系依赖于EL NINO所处的不 同阶段
32
3
季风是一个古老的气候学问题，季风一 词起源于阿拉伯语“mausim”,意思是季节 （season）。 早期人们用季风来表示印度洋特别是阿拉 伯海沿海地区地面风向的季节性反转，即一 年中半年吹西南风，而另半年吹东北风。 随着人们对季风认识的不断深入，原有 季风的概念得到了很大的扩展，从单纯表示 风向的季节性反转，扩展到表示几乎与亚洲、 澳大利亚和非洲的热带、副热带大陆，以及 比邻的海洋地区所有的天气年循环相关的现 象。
大气当前状况的诊断分析,结合历史上ENSO循环的演变-国家气候中心
ENSO监测简报第31期2007.10.30中国气象局国家气候中心一次弱-中等强度的拉尼娜事件将可能持续到2008年初A weak-moderate La Nina will probably continue to early 2008.1、 热带太平洋海洋-大气近期演变特征2007年2月以来，即2006/2007年厄尔尼诺事件结束后，赤道中东太平洋海表温度逐渐转冷，8月份NINO Z 和NINO 3.4区海温距平指数分别为-0.6℃和-0.5℃，标志着拉尼娜状态的开始，此后拉尼娜状态迅速加强，10月（23天）NINO Z 和NINO 3.4指数分别达到-1.3℃和-1.4℃。
相应地，8月以来，南方涛动指数（SOI ）反映出与拉尼娜状态相匹配的大气异常特征，10月（23天）SOI 为0.6。
（图1）。
图 1 NINO Z 、NINO 3.4区海温距平（℃）和南方涛动（SOI ）指数演变（1） 海表温度10月前23天的监测结果表明，赤道中东太平洋-1.0℃海表温度距平等值线向西扩展到日界线附近，负海表温度距平中心低于-3℃，拉尼娜状态已完全建立（图2）。
图2 2007年10月（23天）海表面温度距平（℃）（2）次表层海温9月，赤道中东太平洋次表层负海温距平范围较上月西扩，强度进一步加强（中心值低于-4℃）。
赤道西太平洋次表层异常暖水范围维持，中心强度略有增强（图3）。
10月最近一周的情况表明，冷水稳定少变化，而热带西太平洋次表层暖水范围略有东扩，强度加强。
图3 2007年9月次表层海温距平（℃）深度-经度分布（3）风场如图4所示，2007年初以来，对流层低层850hPa东风距平持续维持在赤道中太平洋区域，而赤道东太平洋和西太平洋上空东、西风距平随时间呈交替出现；近期，赤道东太平洋出现了明显的西风距平。
图4 赤道850hPa纬向风距平（单位：m/s）时间-经度剖面（来自CPC/NOAA）（4）对流活动10月中旬以来，赤道印度洋和西太平洋海域上空对流活跃，而赤道中、东太平洋上空对流受到抑制（图略）。
认识ENSO的物理机制
Rossby波为在温跃层内部西传的波动，赤道外振幅较大，相 速度约为C/3，通过边界上的反射，两者可以相互转换。
EXP(y2 /(2C)) f (x ct)
V=0
大气对加热场的响应－－Gill模态
（Gill,1981）
足位涡守恒. z=-D0
Sverdrup balance有多种表示
微分形式
V f W
Z
地转流 质量输送
VG
f
Curlz
τ
0 f
整层 质量输送
M y Curlz τ
赤道上风应力与海面高度和温 跃层之间的平衡关系
Zonal Mean DOT ZonalContrast SSH
0
ME 0 vdz
DE
ME
x 0 f
ME
w z DE
Curl z
o
f
w G
根源：风应力的不均匀性 z= 0
关键：Ekman pumping引起的 次表层垂直运动
z=-DE
在Ekman 层以
VG 下,海洋的运 动基本上是绝
热无摩擦,满
ENSO的空间分布特征
From Jin F.-F. (2004)
ENSO的时间变化特征
Nino指数的定义
Power Spectrum
•What determines the 4-year periodicity?
ENSO的季节锁相 （Phase Lock) ENSO的暖事件与冷事件的不对称现象 ENSO的不规则周期现象
enso与北半球冬季大气环流异常年代际关系的数值模拟
enso与北半球冬季大气环流异常年代际关系的数值模拟随着全球气候变化的不断发展，北半球冬季大气环流异常的年代际变化越来越引起人们的关注和研究。
而enso现象作为一种全球性的气候变化现象，与北半球冬季大气环流异常年代际关系的研究也越来越引起人们的兴趣。
本文将从数值模拟的角度出发，探讨enso与北半球冬季大气环流异常年代际关系的机理和运行规律。
一、enso现象的基本特征enso现象是指赤道太平洋东部海域海温和海气压变化的周期性现象。
enso现象的周期为2-7年，主要表现为赤道太平洋东部海域海温异常的变化，其中海温偏高称为enso暖事件，海温偏低则称为enso冷事件。
enso现象的暖事件通常发生在北半球冬季和春季，而冷事件则发生在北半球夏季和秋季。
enso现象的发生和演变与大气环流和海洋环流的相互作用密切相关。
二、北半球冬季大气环流异常的年代际变化特征北半球冬季大气环流异常的年代际变化是指在一定时期内，北半球冬季大气环流异常的出现频率和强度呈现出明显的周期性变化。
北半球冬季大气环流异常的年代际变化通常表现为北极涛动的异常强度和频率，以及北极涛动与赤道环流的相互作用的异常变化。
这种年代际变化的出现和演变与enso现象的发生和演变密切相关。
三、enso与北半球冬季大气环流异常年代际关系的机理enso与北半球冬季大气环流异常年代际关系的机理包括两个方面：一是enso暖事件和冷事件的海洋环流和大气环流的变化对北半球冬季大气环流异常年代际变化的影响；二是北半球冬季大气环流异常年代际变化对enso现象的发生和演变的影响。
1. enso对北半球冬季大气环流异常年代际变化的影响enso暖事件和冷事件的海洋环流和大气环流的变化对北半球冬季大气环流异常年代际变化的影响主要表现为以下几个方面：（1）enso暖事件和冷事件的海洋环流和大气环流的变化会影响北半球冬季大气环流异常的出现频率和强度。
enso暖事件的发生会导致赤道太平洋东部海域海温的升高，从而影响西风带和副热带高压的位置和强度，进而影响北半球冬季大气环流异常的出现频率和强度。
ENSO循环定稿精要
ENSO循环定稿精要ENSO（艾尔尼诺—南方涛动）循环是指赤道太平洋地区的海洋和大气相互作用引起的一种周期性变化，对全球天气和气候产生重要影响。
本文将着重介绍ENSO循环的基本概念、形成机制、影响以及最新研究进展。
一、ENSO循环的基本概念ENSO循环是指赤道太平洋上出现的间歇性变暖（称为艾尔尼诺）和变冷（称为拉尼娜）现象，其周期一般为2到7年。
ENSO循环是由海洋和大气之间的相互作用引起的，主要是由热带太平洋地区海温和大气压力的波动所产生。
二、ENSO循环的形成机制ENSO循环的形成机制非常复杂，不同因素的相互作用共同决定了ENSO事件的发展和演变。
主要的机制包括海洋表层温度变化、海洋深层水量变化、热带大气环流等。
当大气环流和海洋温度发生异常时，ENSO事件就会被激发并进一步发展。
三、ENSO循环的影响ENSO循环对全球天气和气候产生广泛而重要的影响。
其最显著的影响之一是对全球的降水分布产生了巨大影响，导致干旱和洪涝等极端气候事件的发生。
此外，ENSO还会对风暴、飓风、气温、冷暖季节的转换等产生重要的影响。
对于农业、渔业、水资源管理和人类活动等方面都有重要的影响。
四、最新研究进展近年来，科学家们对ENSO循环的研究取得了一系列重要发现。
开展了对ENSO事件发生机制的深入研究，揭示了ENSO与全球变暖的关系以及对气候变化的响应等。
此外，新的观测技术和气候模型的发展也为研究人员提供了更为准确和全面的数据和方法。
总结ENSO循环是赤道太平洋地区海洋和大气相互作用的结果，对全球天气和气候产生重要影响。
其形成机制复杂，包括海洋温度变化、大气环流等多个因素相互作用的结果。
ENSO事件会导致全球范围内的气候变化，对人类社会和自然生态系统带来重要影响。
最新的研究表明，对ENSO循环的深入研究有助于更好地理解和预测全球气候变化趋势。
参考文献：1. Trenberth, K. E., & Stepaniak, D. P. (2001). Indices of El Niño evolution. Journal of Climate, 14(8), 1697-1701.2. Ashok, K., Behera, S. K., Rao, S. A., Weng, H., & Yamagata, T. (2007). El Niño Modoki and its possible teleconnection. Journal of Geophysical Research: Oceans, 112(C11).3. Wang, C., & Picaut, J. (2004). Understanding ENSO physics - A review. Bulletin of the American Meteorological Society, 85(6), 837-851.4. McPhaden, M. J. (2012). A 21st century shift in the relationship between ENSO SST and warm water volume anomalies. Geophysical Research Letters, 39(7).注意：本文仅为参考，具体的ENSO循环精要内容还需要根据实际需求进一步完善和细化。
大气环流中ENSO循环的动力统计分析
大气环流中ENSO循环的动力统计分析张东凌;曾庆存【期刊名称】《自然科学进展》【年(卷),期】2007(017)010【摘要】采用三度空间矢量的EOF分析方法,即将热带地区1948-2003年1月份标准等压面1000,850,700,500,300,200,50 hPa上的偏差风场看作一个整体,作复EOF分析,对大气环流中的ENSO循环进行动力统计诊断,用以揭示ENSO循环与Walker环流异常的关系.诊断结果表明:第一模态与ENSO密切相关,其在热带太平洋上的大气中有两条垂直运动大值带,位置相应于当月太平洋上的赤道辐合带和南太平洋辐合带;在El Ni(n)o年,在对流层低层Walker环流有强西风异常而在对流层高层则有强东风异常,该模态是热带太平洋海气相互作用的结果.第二模态最强的垂直运动带的位置与当月印度洋赤道辐合带相吻合,该模态主要体现了热带印度洋海气相互作用的结果;当偏差风场有第二模态空间场的分布,但强度较弱甚至有风向反转时,可有El Ni(n)o现象发生,反之必不发生.第三模态与ENSO循环无关.【总页数】9页(P1401-1409)【作者】张东凌;曾庆存【作者单位】中国科学院大气物理研究所,北京,100029;中国科学院大气物理研究所,北京,100029【正文语种】中文【中图分类】P4【相关文献】1.关于季风动力学以及季风与ENSO循环相互作用的研究 [J], 黄荣辉;陈文;丁一汇;李崇银2.南海季风爆发早晚年大气环流的输送异常Ⅰ:动力输送异常 [J], 余莲;封彩云3.西太平洋西北海域海温与北半球大气环流相互作用的统计分析 [J], 陈刚毅;谢莉辉4.大气环流模式中动力框架与物理过程的相互响应 [J], 张贺;林朝晖;曾庆存5.南极极涡与南极涛动对大气环流异常影响的统计分析 [J], 曾繁蕊;孙即霖因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
大气科学概论-ENSO
收，因此海表面温度高于海洋内部。
混合层与温跃层
海洋上层的温度受到大气影响，在海洋表面
向下的几十米的水层里，风浪和海流引起的
湍流混合十分强烈，海水温度的垂直变化很
小，因此被称为混合层。但到某一个高度以
后，很快遇到一个较薄的水层，其海水温度 随深度的变化特别剧烈，这一区域被称之为 温跃层。
混和层
温跃层
层海水向东移，低层营养
盐的涌升流不会上升。
1960s 美国气象家雅各布· 皮叶克 尼斯（Jacob Bjerknes）发现：
南方涛动与厄尔尼诺事件和拉尼娜事件
Jacob Bjerknes将厄尔尼诺（El Niñ o）与
南方涛动（Southern Oscillation）合并为
ENSO（音：恩索）。 厄尔尼诺+南方涛动= ENSO
？
2、海温的垂直分布
170E
2004年6月沿赤道太平洋次表层月平均海温深度－经度剖面
1、请判断三 个测站纬度 的高低，并 说明理由？
2、你发现海 水温度垂直 变化的什么 规律?
太平洋170E 3个不同纬度的测站水温随深度分布曲线
深层海水温度变化规律
海温随深度增加而递减： 1000m以内，降温快； 1000m以下，变化小。 原因：太阳辐射入海的光能被表层海水吸
诺事件出现了15次，拉尼娜事件出现了11次。
1951－2001年期间Nino3区海表面温距平
1991年12月太平洋海表面温距平分布
1998年12月太平洋海表面温距平分布
第三节 ENSO形成机制及其 对气候的影响
一．ENSO形成机制 二．ENSO事件对全球气候的影响
三．ENSO事件对我国气候的影响
（El Niñ / Southern Oscillation） o
热带太平洋ENSO期间的海气相互作用分析 --大气环流无旋和无辐散分量的年际变化.pdf
其中 ・! @ <， A ! " @ <# ! 对于二维速度场无辐散分量可以用流函数 ! 表 达，即 ! ! " $ !， ! 在 C$5)(&-$6 坐标系下的表达式为 ! （B）
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结果与分析
大气环流和 ))* 的相关分析 图版" （"） 是 ;F<，B<< .L$ 高度上大气扰动流函
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第 !" 卷
第#期
$%%" 年 # 月
无辐散分量 ! 和无旋分量 ! " 两部分，即 ! ! ! ! " ! "， ! ! ! （!）
录 + 另外值得注意的是，如果解上述 L3-&&36 方程时 简单地取零边界条件，将会得到一个错误的解，这 是因为椭圆型方程对边值具有很强的敏感性，边界 误差会入侵到整个区域 + 对于球面 L3-&&36 方程求解 算法本文采用经典的 ,./$01!） 算法软件包 +
图&
流函数指数与 ’()*+, 指数的滞后相关系数
实线：9:% &’(；虚线：$%% &’(# （ (）北太平洋； （H）南太平洋
［>， $］ 按照 8A,-+0B,C 的观点，大尺度的海<气相互 作用在 7/!" 框架中占据中心位置 # 遵循这一观点，
我们可以把这种海<气相互作用分解成两个方面来阐 述，即大气环流如何对海洋变异 （以 !!@3 代表） 响 应和海洋如何对大气环流变异响应，本文首先通过 流函数、速度势和 !!@3 的延时相关来着重分析大 气环流如何对 !!@3 响应 # 首先，定义几个表征特定区域流函数和速度势 变化的指数，其中北太平洋扰动流函数指数定义为 范围 （>D%?7 E >=%?)，:?/ E $%?/） 的扰动流函数面积 平均，相 应 的，南 太 平 洋 扰 动 流 函 数 指 数 定 义 为 区域的扰动流函数面 （>F%?) E >G%?)；>%?! E $:?!） 积平均，东太平洋扰动速度势指数定义为 （>$%?) E 区域的扰动速度势面积平均，西 9%?)；>:?! E >%?/）
ENSO
一、ENSO环流与NINO分区，SOI、MEI指数简介长期气候数据分析表明赤道太平洋海温在年际尺度上具有显著的2~7年周期，赤道西太平洋和中东太平洋的表层海温距平（SSTA）往往呈现反相关的状态，相关系数极高。
由于巨大的海水热容量，太平洋海温的异常往往会对全球气候都产生至关重要的影响，这种过程主要是通过海温与赤道太平洋的Walker环流交互完成。
赤道Walker环流一般意义上是指赤道太平洋对流层内的纬向环流，由于一般来说赤道西太平洋总是暖区而东太平洋相对较冷，所以Walker环流一般在赤道西太平洋地区存在上升支，而中东太平洋区为下沉支，对应的纬向低空有东风，高空有西风，这样就构成了一个完整的正环流圈，这里所谓的正指从南极向北极看的话，环流为顺时针。
而更宽泛意义上的Walker 环流还应该包括中东太平洋下沉与墨西哥湾区上升构成的逆环流、北大西洋上的正环流，以及印度洋上的季风环流，这种更宽泛意义上的Walker也叫对流层赤道纬向环流。
在本文中，Walker环流仅指代对流层赤道太平洋环流，而赤道纬向环流指对流层赤道纬向环流。
需要指出的是，赤道纬向环流只是由于年平均赤道地区局地加热率的不同而产生的垂直环流，并不是说赤道太平洋高空就一定是西风，而赤道中东太平洋就一定有下沉气流——虽然常常如此。
在赤道太平洋上，对应于Walker的西升东降，西太平洋地区近地面具有一个显著的低压，而中东太平洋下沉区则是高压，西侧的低压一般常用澳大利亚达尔文市的海平面气压代表（Pd），而东侧的高压则用塔西提岛或复活节岛的海平面气压代表（Pt），两者的差就定义为南方涛动指数（SOI=Pt-Pb），或者是其中一个关键步骤（譬如再把它转换为标准化距平）。
在某些年份，赤道太平洋海温场的暖水急剧向东堆积，造成中东太平洋地区表层水温异常偏暖而西太平洋则偏冷。
随着东太平洋地区的海平面变暖，海面附近的空气受热抬升减弱这里原来的下沉气流，对应的西太平洋地区则出现异常的下沉气流减弱Walker上升支，这个过程就叫做Elnino（圣婴）事件，反过来当西太平洋偏暖而东太平洋偏冷时就是Lanina（反圣婴/圣女）事件。
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题先分别进行统计研究!然后再找相关关系$我们 认为! 最 直 接 和 最 好 的 方 法 是 将 -_IF 现 象 与 \/1M8S环流 作 为 一 个 系 统! 从 整 体 上 进 行 统 计 分 析$这 样 做 既 可 直 接 揭 示 \/1M8S环 流 异 常 的 空 间 分布和年际变化!同时又能直接揭示其与 -_IF 循 环的关系$为此!本文采用了我们发展的三度空间 矢量 -F] 分析方法 $ )*!(*
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! 第 !" 卷 ! 第 !# 期 !$##" 年 !# 月
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体积的动能!我们这样作则利用了高低空动能密度 其量级相同的特点!避免了高低空风速相差较大给
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’+%2‘/上第一模态 的 空 间 场 分 布$ 在 高 层 "%%2‘/ 上#图!#/%%!该模态最主 要的偏 差风场 系统 是$赤 道两侧!在!+%q\ 和!+q\ 附近分别有气旋中心和 反气旋中 心" 在 赤 道 附 近 的 中 太 平 洋 上 盛 行 西 风" 在赤道中&东太平洋和赤道西太平洋分别有明显的 辐散区和辐合区$
+#.! 讨 论 综上可知!一般在发生 -1_0rA现象的年份!在
对流层低 层! \/1M8S环 流 有 强 西 风 异 常 而 在 对 流 层 高层则有强东风异常!在东太平洋上空有较强的上升 运动异常而 在 西 太 平 洋 上 空 则 有 较 强 的 下 沉 运 动 异
常"显然这样的 \/1M8S环流异常形态与 -1_0rA现象 发生时在南美秘鲁沿海有大的正海温异常是一致的" 同时也说明 \/1M8S环流异常和 -1_0rA现象发生之间 存在着紧密的 联系"实际 上东西 太平洋 IIL 的 差 异 正是驱动 \/1M8S环流异常的主要热力原因$
由图!该模态高低层的偏差 风 场 与 偏 差 风 辐 合&辐散区的配置可见!在整个赤道太平洋对流层 中存在一个纬向的偏差风垂直环流圈!其上升支位 于西太平洋 暖 池 区! 下 沉 支 位 于 东 太 平 洋 -1_0rA 现象的海温异常区"低层有东风异常!高层有西风 异常$该模 态 偏 差 风 的 垂 直 环 流 圈 反 映 了 \/1M8S 环流圈的异常$显然!赤道东&西太平洋 IIL 的差 异是驱动该环流圈的原因$当 IIL 发生 异常! 如发 生 -1_0rA现象时!其必然会对 \/1M8S环流圈有明 显影响!并导致其异常发生$分析图!还可知!该 模态在赤道印度洋和赤道大西洋上也分别存在偏差
在低层’+%2‘/上#参 见图 !#=%%!该模 态在赤 道西&中太平洋有一支东风!在赤道印度洋则有西 风!相应于上述 "%%2‘/ 的 辐 散 区 和 辐 合 区! 则 为 明显的辐 合 区 和 辐 散 区! 即 散 度 符 号 发 生 了 反 转$ 在!%%%2‘/上#图略%!该模态风场 及其 辐合& 辐散 区的分布与’+%2‘/大体相似!特 别值得 注意 的是! 此时在发生 -1_0rA现 象 的 秘 鲁 沿 海 是 辐 合! 而 西 太平洋暖池区则是辐散$
表 +!1:D;U:现 象 发 生 年 份 $"C)8)+--. 年 %
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本文将以上处理后的!月份各年这(个标准等 压面上的月平 均 风 场 分 别 求 其 +* 年 的 平 均 值 并 再 求其对该平均值的偏差!称该偏差为偏差风场!其 反映了各年!月平均风场的异常$因偏差风场是一 个二维矢量!故可将这(个标准等压面上的偏差风 场 作 为 一 个 整 体! 进 行 三 度 空 间 #水 平 范 围 在 #%qI, #%q_!垂直方向在上述( 个 标 准 等 压 面%的 矢量 -F] 分析$众所 周 知! 复 数 可 描 写 矢 量 #对 风 矢!其风速&风向可分别用复数的 模 和 辐 角 来 表 示%!故对 矢 量 的 -F] 分 析 即 可 利 用 复 -F] 分 析 来进行!这 样 所 得 各 -F] 模 态 的 空 间 场 和 时 间 展 开系数则均为复数"前者的模和辐角分别表示该模 态偏差风场的风速大小和风向"而后者的模和辐角 则分别表示!&,’,"%%#年 这 +* 年 中 该 模 态 偏 差 风 场风速&风 向 随 时 间 的 变 化$ 因 每 个 -F] 模 态 的 空间场均对应有自己的时间系数!这样分析得到的 同一 -F] 模 态 的 偏 差 风 场 在 上 述 三 度 空 间 中 其 风 速和风向就有相同的时间系数!这是本文所用三度 空间矢量 -F] 分 析 的 特 点! 也 是 其 优 点$ 具 体 的 复 -F] 分析操作可参见文献)’!&*$
风的赤道 纬 向 环 流 圈$在 这 # 个 偏 差 风 环 流 圈 中! 以赤道太平洋的最强!赤道印度洋的次之!赤道大 西洋的最 弱" 这 是 因 为 赤 道 太 平 洋 纬 向 跨 度 最 大! 赤道印度洋次之!赤道大西洋最小!故 IIL 东西方 向的差异前者可比后者大许多$综上!第一模态空 间场的分布清晰地揭示了赤道纬向环流圈异常!特 别是 \/1M8S环流异常的结构$
必须指出的是高低空风速相差较大!直接对风 场进行 -F] 分 析 会 有 很 大 问 题" 但 高 低 空 的 动 能 密度则是 同 量 级 的$ 为 此 我 们 不 直 接 分 析 风 矢)!
而取!+) 作分析!在此+!) 分别是空气的密度和风
矢!而各层的月平均密度则可通过状态方程由月平
!"%%*)!!)%& 收 稿 !"%%()%#)!" 收 修 改 稿 ! " 中国科学院知识创新工程重要方向资助项目#编号$<V@GV)f\)"!(% !"" -)./01$X91!./01$0/B$/:$:5
! 第!"卷!第!#期!$##"年!#月
!,%!
大气环流中 (D’T 循环的动力统计分析"
张东凌"" !曾庆存
中国科学院大气物理研究所 !北京 !%%%"&
摘要!!采用三度 空 间 矢 量 的 -F] 分 析 方 法! 即 将 热 带 地 区 !&,’""%%# 年 ! 月 份 标 准 等 压 面 !%%%!’+%!(%%!+%%!#%%!"%%!+%2‘/上的偏差 风 场 看 作 一 个 整 体! 作 复 -F] 分 析! 对 大 气 环流中的 -_IF 循环进行动力统 计 诊 断!用 以 揭 示 -_IF 循 环 与 \/1M8S环 流 异 常 的 关 系$ 诊 断 结果表明(第一模态与 -_IF 密切相关!其在热 带 太 平 洋 上 的 大 气 中 有 两 条 垂 直 运 动 大 值 带! 位 置相应于当月太平洋上的赤道辐合带和南太平洋辐合带&在 -1_0rA年!在对流层低层 \/1M8S环 流有强西风异常而在对流层高层则有强东风异常!该模态是热带太平洋海气相互作用的结果$第 二模态最强的垂直运动带的位置与当月印度洋赤道辐合带相吻合!该模态主要体现了热带印度洋 海气相互作用的结果&当偏差风场有第二模态空间场的分布!但强度较弱甚至有风向反转时!可 有 -1_0rA现象发生!反之必不发生$第三模态与 -_IF 循环无关$
当 -1_0rA现 象 发 生!形 成 了 上 述 的 \/1M8S环 流异常后!则在赤道太平洋海面有西风异常$该西风 异常驱动了向东流动的表层和次表层的洋流!并造成 秘鲁沿岸海水下沉!温跃层增厚!西太平洋暖池区海 水上翻!温跃层变薄"这样在赤道太平洋的表层和次 表层就出现了向东的冷平流$该冷平流东传!会削弱 海温的东西梯度!并使东太平洋的海水降温"这样就 使 -1_0rA现象减弱消退!最终使赤道太平洋的表层