厄尔尼诺与南方涛动

1.5
Nino z
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5 2008年1月 2008年4月 2008年7月 2008年10月 2009年1月
Nino Z、Nino 3.4区海表温度距平指数（℃）和南方涛动指数（SOI）演变
ENSO
✓ENSO是指负的SOI(南方涛动指数)和厄尔 尼诺(赤道东太平洋暖水事件)的合称.
南方涛动(SO)
太平洋与印度洋间存在的一种大尺度的气压升降振荡。 当太平洋上气压变高（低）时，印度洋上从非洲到 澳大利亚气压变低（高），即两地气压的距平有反 向的变化。这种“跷跷板”现象大约3-7年重现。
✓南方涛动是四季气压场上都存在的现象，强度随季 节的改变变化不大；
太平洋
大西洋
印度洋
雅加达年平均气压距平值与全球各地相应气压值的相关场
2. Southern Oscillation
南方涛动
早在本上个世纪20～30年代，Walker在研究世界各 地海平面气压变化之间的关系时提出了世界三大涛动的 概念
涛动的定义：
在一个相邻两个地区，一个地区气压上升而另一 个地区的气压则下降。这种两个地区的气压此起彼 伏的变化，就称为“涛动”。
每个涛动系统包括两个相邻的气压变化趋势相 反的大气活动中心或地区。
中纬度地区纬向西风偏强。
北太平洋夏 威夷附近
PAPNN=AA型-B+C-D
PNA指示意 义 PAN>0
加拿大西部有 强的高脊维持 PAN<0 反之亦然
北美沿岸
北美沿岸
加拿大西部
美国东南部
4、 ENSO与全球大范围气候异常
前面已说明了 ENSO的发生，会造成大气环流的异常， 尤其是热带大气环流的异常，因而给全球范围带来明显 的气候异常。它的发生使世界上有些地方发生干旱而另 一些地方发生洪涝。
3、ENSO对大气环流的影响
1、ENSO对热带大气环流的影响
正常年份
温暖的海水集中在赤道西太平洋（红色），靠 近海面的空气往西集中，然后受热上升（对流 旺盛）。 在高层空气被分散，一部分往东，在 赤道东太平洋下降，使此地的大气稳定（抑制 对流，干旱）。
较高水位
澳 洲
強信风
涌 升
南美洲 流
地表大气状况
涌升流使海面下4080米或以下的水向上 东移，旺盛对流区跟 着东移到中太平洋（甚至东太平洋），形成
赤道西太平洋降水偏少（甚至出现干旱），
东太平洋降水偏多（甚至出现洪水）。
较低水位 澳 洲
弱信风
南美洲
偏东信风减弱， 涌升流減弱。
✓ 太平洋副热带高压减弱 ✓ 赤道低层东风减弱 ✓ 赤道西太平洋海水东移至中太平洋
1、El Nino 厄尔尼诺
现象： 指发生在厄瓜多尔南部和秘鲁北部沿岸海面 温度异常升高的现象。
厄尔尼诺（拉尼娜）事件是指热带中、东太平洋 海表面大范围持续异常偏暖（冷）的现象.
定义： ✓当东赤道太平洋SST持续出现较大的正距平 时，称为发生了El Nino事件。
现在定义为在全球范围内，海气相互作用下造成 的气候异常。是热带大气和海洋相互作用的产物。
第四章 海气相互作用
4.1 ENSO事件与长期天气预报 4.2 印度洋海温变化对气候的影响
4.1 ENSO事件与长期天气预报
ENSO事件是一种在年际尺度上的热带太平洋大尺度
海气相互作用的现象，主要体现为热带太平洋和大气
环流的年际气候异常,并可以影响全球气候环境的变
化。
El Nino
ENS
O
Southern Oscillation
150°W
Nino4区
120°W Nino3区
90°W
Nino2区 Nino1区
0° 5°S 10°S
③ 东赤道太平洋SST：在0°～10°S，180°～90°W区域的 平均海表水温。
④ 区域平均海温持续12个月以上为正距平，且海温正距平的 峰值达到1 ℃或连续3个月区域平均海温正距平超过1℃，即 可视为一次厄尔尼诺发生.
⑤ 国际上通常使用的:将NINO3区海表温度距平指数至少连续 6个月≥0.5℃（≤-0.5℃）定义为一次厄尔尼诺（拉尼娜） 事件。
⑥ 国家气候中心关于厄尔尼诺(拉尼娜)事件(状态)的监测指标
主要以NINO Z区(亦称NINO综合区，即 NINO1+2+3+4区)的海温距平指数作为判定厄尔尼诺 （拉尼娜）事件的依据。 当NINO 综合区海温距平指数≥0.5℃（≤0.5℃），并 预计这种状况能持续3个月及以上时，即认为进入厄尔尼 诺（拉尼娜）状态。
④ 根据台风发展的机制，大气稳定度参数对扰动不稳定发 展有重要作用，而台风源区大气稳定度的计算表明，El Nino年该地区稳定度偏大，也对台风形成不利。
（2） ENSO与东北夏季低温
✓ElNino年份多发生严重的东北夏季低温；也有例外(如1982年) ✓LaNina年份东北夏季气温偏高。 ✓表明ENSO不是决定东北夏季低温的唯一因子。
SOI≥0 SOI ≤0
指示意义
SO与热带地区的气压、降水、气温等有密切联系， 且可影响到两个半球中低纬大气环流变化。所以南方 涛动是一个十分重要的系统，是世界大气环流的重要 组成部分。特别是与著名的厄尔尼诺现象密切相关， 所以一直为气象工作者关注并得到广泛的研究。
南方涛动与太平洋海温关系
-
南方涛动指数与太平洋海温距平之间的同时相关系数
2、ENSO与中高纬度大气环流异常 El Nino事件的发生不仅引起热带大气环流的明显
异常，而且通过对大气的遥响应，中高纬度大气环流 也将出现明显的异常。
在El Nino年冬季
Hadley环流和Ferrell环流都明显偏强， 在700hPa上，其正负距平在太平洋和北美地区
有明显的PNA型异常存在。
赤道东太平洋SST与SOI指数值的负相关系 数在-0.57～-0.75，信度达到99.9%。
南方涛动指数（兰线）与赤道中太平洋海面温度异常（红线）时间序列
负SOI→赤道东太平洋暖水事件及El Nino 正SOI→赤道东太平洋冷水事件及La Nina
南方涛动与El-nino 关系
2.5
2
SOI
Nino 3.4
El Nino 次年对中国降水的影响
La Nina 年对中国降水的影响
正常年与El年暖池厚度与面积
1、ENSO对热带大气环流的影响
在El Nino事件时
Walker环流出现明显的
异常，其上升支由印度尼西 亚地区东移到日界线附件；
导致Hadley环流的加强； ITCZ幅合带的位置向赤道
推移，位置明显偏南；
西太平洋副高的位置一般
也偏南
130～1400E 地区500hPa 副高脊线的月平均纬 度位置，实线为多年平均；虚线和点线分别 为El Nino 年和La Nina年平均
SOI－南方涛动指数
用塔希提(Tahiti,17.5°S,149.6°W)与达尔文(Darwin,12.4°S,130.9°E) 两测 站的标准化月平均海平面气压之差。
SOI>0 表示东太平洋气压高于印度洋。
用塔希提(Tahiti,17.5°S,149.6°W)与达尔文(Darwin,12.4°S,130.9°E) 两测 站的标准化月平均海平面气压之差。
✓ENSO是指El Nino(赤道东太平洋暖水事件) 和La Nina(赤道东太平洋冷水事件)与南方涛 动指数(SOI)的合称.
ENSO循环
赤道东太平洋的暖状态（El Nino和低SOI特征) 和冷状态（La Nina和高SOI特征)的循环出现。
综上所述
ENSO表示大尺度海气耦合系统的异常现象。即 包含有高SOI和低SOI特征，又包括了赤道东太 平洋的暖水事件（El Nino)和冷水事件（La Nina)。由于这些现象和事件的发生又都具有37年的准周期性。因此ENSO又称为ENSO循环。
受到抑制，不利于台风形成。
② 西太平洋台风多是从幅合带中的低压或者云团发展起来 的，由于El Nino事件使得西太平洋副高位置偏南，热 带幅合带位置也偏南，不利于台风发展。
③ 西太平洋台风的形成同西太平洋海表面温度有一定联系， 若海温＜28℃，则台风难以形成在该海域，而在El Nino年，西太平洋海温表现出负距平，对台风形成不 利；
为什么El Nino年夏季中国东北地区容易出现低温呢？
资料分析表明，东北夏季低温的发生与所造成的大气环流 异常有密切的关系。在El Nino年夏季中国东北地区 500hpa上空有一个负距平中心，因此在El Nino年夏季那 里有比较频繁的低压槽活动，使东北地区气温较常年偏低。
✓ENSO时期，赤道东太平洋异常增暖是对应于西北 太平洋大范围的海温负距平，这是维持欧亚大陆东 部中纬度负高度距平和低温的重要条件。
SOI
与 两 站 的 海 平 面 气 压
2004.7
SOI
与 两 站 的 海 平 面 气 压
2009.4
指示意义
SO 南方涛动实际是反映了具有行星尺度的热带大 气系统在季节时间尺度上的振荡,这种振荡正是对赤道 太平洋冷海温、暖海温时期交替变化所造成的下垫面 海温场的热力强迫的响应。
当SOI >0 时（强指数时期）
指标： 评判标准在国际上还存在一定差别。
① 美国国家环境预测中心：用四个区的平均海温反映El Nino
5°N
5°S
80°W
② 美国气候分析中心： 目前美国以NINO 3.4区海表温 度距平的3个月滑动平均值连续 5次≥0.5℃（≤-0.5℃）定义为一 次厄尔尼诺（拉尼娜）事件。
160°E
0°
180°W
据资料分析表明，西太平洋（包括中国南海）台风活 动与ENSO有极其密切关系，平均而言，在El Nino年， 西太平洋台风数较常年偏少；而在La nina年，西太平洋 台风数较常年偏多，并且在El Nino(La nina)年，登陆我 国大陆的台风数也偏少（多）
原因：
① El Nino期间，Walker环流东移，西太平洋台风源 地（130～160°N）有异常的下沉运动，对流活动
在赤道中东太平洋有大范围增暖，赤道暖池向东扩展 明显，赤道冷舌收缩显著；强对流区和赤道西风向东 扩展十分突出。
发生周期：
厄尔尼诺的发生,发展,消亡及再现通常有一个3-7年非严 格周期的循环过程.
不同时期出现次数不一样：上世纪20年代前较少；40年代之后 较频繁出现，平均周期略长；近40年来平均每隔3.8年出现一次。
澳洲干旱
秘魯洪涝成灾
ENSO对全球冬季及夏 季
降雨的影响 1.秘鲁洪涝成灾 2.澳洲干旱 3.非洲干旱 4.北美的暴雨和洪水 5.印尼的森林大火
北美的暴雨和洪水 印尼的森林大火
La Nina对全球冬季及夏季气候的影响
湿
干暖
12～2月
暖
干
湿冷
湿暖
干冷
冷
6～8月
ENSO对中国夏季气候异常的影响
（1）ENSO与西太平洋台风活动
✓特别说明： 夏季东北出现低(高)温，ENSO只是重要原因之一。
（3）ENSO与 我国东部地区的夏季降水异常
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
El Nino 年对中国降水的影响
反映热带西太平洋和东印度洋的低气压与东南太平洋的 高气压都比较强；东西方向上气压梯度大，南太平洋上 有较强的东南信风和赤道东风。
当SOI <0时(弱指数时期):
反映热带西太平洋和东印度洋的低气压与东南太平洋的 高气压都比较弱。东西方向上气压梯度弱，南太平洋东 南信风减弱，赤道东风也减弱，甚至会出现西风。
当NINO 综合区海温距平指数≥0.5℃（≤0.5℃）至少 持续6个月（过程中间可有一个月未达标准）则定义为一次 厄尔尼诺（拉尼娜）事件；
如若该区指数≥0.5℃（≤0.5℃）持续5个月，且5个 月的指数之和≥4.0℃（≤－4.0℃）时，也定义为一次 厄尔尼诺（拉尼娜）事件。
类型
典型的EL NINO （按海温增温地域划分类型）
以亚洲地区来说，在El Nino年，印度季风弱，降水偏 少；东亚季风亦弱，推进慢，从江淮流域到日本夏季降 水偏多，华北夏季趋于干旱。在La Nina年，夏季风强且 推进快，华北夏季则多雨；印度季风强，降水偏多。
El Nino对全球冬季及夏季气候的影响
湿
干暖
12～2月
暖
干
湿冷
湿暖
6～8月
非洲干旱