太平洋的年代际变率PDOPacificDecadalOscillation
【国家自然科学基金】_年际和年代际变率_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
2011年 科研热词 年代-百年尺度变率 长江 近百年 近千年 过去气候 记录分辨率 表面扰动位能 突变 石笋 百年尺度 现代气候 热盐环流 热源 热带海温 热带季风 热带大西洋 模态 未来气候变化 暖季 春季 径流量 径向翻转环流 年代际变率 年代际变化 小冰期 太阳活动 大气能量 夏季气候 地形 周期信号 变网格模式 印度洋-西太平洋暖池 区域气候模拟 北极海冰 北大西洋涛动 北大西洋暖流 北京石花洞 北京地区 分析结果 亚洲-太平洋涛动 主导模态 中国东部 中世纪暖期 中、高纬度环流异常 东亚季风 东亚夏季风 pdo lanczos滤波 hadley环流 enso emd 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
科研热词 推荐指数 东亚冬季风 2 遥相关型 1 西太平洋副热带高压 1 西伸脊点 1 热收支 1 热带海温异常(ssta) 1 潜沉 1 海表温度 1 海冰 1 强度指数 1 年际变率 1 年代际和年际变率 1 年代际变化 1 对流层两年振荡(tbo) 1 季风预测 1 太平洋年代际震荡(pdo) 1 北太平洋 1 准两年振荡(tbo) 1 全球变暖 1 亚洲夏季风 1 中部模态水(cmw) 1 东亚季风 1 东亚夏季风 1 enso 1
2009年 序号
科研热词 1 海洋环流模式 2 年际和年代际变率 3 北太平洋
PDO的三维空间结构和时间演变特征
２ 模式和资料
２． １ 模式介绍 Ｃ Ｃ Ｓ Ｍ ３ 是当今世 界 上 领 先 的 气 候 系 统 模 式 之 可以用于重构地 球 气 候 系 统 的 过 去 和 用 来 预 测 一， 将来百年时间尺度 的 气 候 变 异 ， 并了解地球系统的 复杂性以 及 自 然 和 人 为 活 动 对 地 球 气 候 系 统 的 影 响 。 多年来此模式已被广泛地应用于海洋与气候研 究的各个领域 ， 特 别 是 在Ｉ Ｐ Ｃ Ｃ 第４次评估报告中 占重要地位
中图分类号 ： Ｐ ７ ２ ２； Ｐ ７ ３ １． １ １ 文献标志码 ： Ａ （ ） 文章编号 ： ０ ２ ５ ２ ４ １ ９ ３ ２ ０ １ １ ０ ６ ０ ０ １ ９ １ ０ － － －
１ ０—２ ７］ 。Ｐ 题［ Ｄ Ｏ 之所 以 成 为 气 候 研 究 的 一 大 热 点，
１ 引言
／ １ ９ ７ ６ １ ９ ７ ７ 年北太平洋地 区 海 气 系 统 发 生 了 一 ［— ］ 次年代际尺度 的 突 变 ， Ｑ ｕ ｉ ｎ ｎ和 Ｎ ｅ ａ ｌ１ ２ 最 早 揭 示 了这一现 象 ， 随后 Ｎ ｉ ｔ ｔ ａ等 、 Ｔ ｒ ｅ ｎ ｂ ｅ ｒ ｔ ｈ 、 Ｅ ｂ ｂ ｅ ｓ － ［ ［ ［ ５］ ６］ ７］ ｍ ｅ ｅ ｒ等 、 Ｇ ｒ ａ ｈ ａ ｍ 和Ｔ ｒ ｅ ｎ ｂ ｅ ｒ ｔ ｈ等 进一步指 ｙ
摘要 ：利用再分析次表层海温资料和 Ｃ 分析 Ｃ Ｓ Ｍ ３ 模式的 １ ８ ７ ０—１ ９ ９ ９年１ ３ ０ａ 模拟试验的 结 果 ， 了北太平洋年代际变化 （ 的 三 维 空 间 结 构 和 时 间 演 变 特 征。 结 果 表 明， Ｐ Ｄ Ｏ） Ｃ Ｃ Ｓ Ｍ ３模式较好的 对再分析资料和模式结 果 的 分 析 都 表 明 从 北 太 平 洋 表 层 模拟了北太平洋年代际变化的主要特征 ， 年代际变化是非常显著的 ， 而是一个深厚的 系 统 。 至次表层的中层 ， Ｐ Ｄ Ｏ 不仅仅局限于表层海洋 ， 北太平洋年代际振荡在海洋次表层存在一个信号传播通道 ， Ｐ Ｄ Ｏ 的信号是沿着副热带海洋环流在 从北太平洋东部沿西南方向传播到热带西太平洋 ， 随后向北到黑潮 － 亲 海洋次表层顺时针传播的 ， 潮延伸区附近 ， 最后向东传播至北太平洋中部 ， 完成一次位相的转换 。 在信号传播的过程中深度逐 步加深 ， 最后在北太平洋中部达到最深 。 关键词 ： 副热带环流 Ｃ Ｃ Ｓ Ｍ ３ 模式 ； Ｐ Ｄ Ｏ；
20世纪80年代后期西北太平洋夏季海表温度异常的年代际变化
第52卷 第10期 2007年5月论 文20世纪80年代后期西北太平洋夏季海表温度异常的年代际变化武炳义 张人禾(中国气象科学研究院, 北京 100081. E-mail: wby@)摘要 揭示了1968～2002年期间西北太平洋夏季平均海表温度在20世纪80年代后期经历了一次年代际变化, 该年代际变化表现为西北太平洋(100°~180°E, 0°~40°N)夏季海表温度经验正交分析的第一模态由频繁的负位相转变为强的正位相, 该模态解释了总方差的30.5%. 在1968~1987年期间, 海表温度第一模态的负位相盛行(平均偏差为−0.586), 相应地, 负的海表温度异常占据了日本以南的西北太平洋和中国边缘海区; 而1988~2002年期间, 海表温度第一模态显示出强的正极性(平均偏差为0.781), 因此正的海表温度异常出现在西北太平洋. 伴随着夏季海表温度的年代际变化, 中国南部和东南部夏季平均降水量的增加超过了40 mm, 达到了0.05统计显著性水平.关键词 年代际变化 西北太平洋 海表温度 夏季2006-12-12 收稿, 2007-03-23接受国家重点基础研究发展计划项目(编号: 2004CB418302)和国家自然科学基金项目(批准号: 40475030和40225012)资助针对北太平洋气候的年代际变化已有大量研究工作[1~10]. 如Deser 等人[7]指出, 北太平洋年代际气候扰动表现为冬季大尺度大气环流强度变化, 以及对北太平洋物理和生态状况的影响. 北太平洋海表温度的年代际变率表现为10年际振荡和类似ENSO 的年代际变率模态[3,4,11], 两者在20世纪70年代后期都经历了重要改变[1,12].尽管北太平洋10年际振荡在影响北太平洋的物理和生态状况中起着重要作用, 可是它不能解释近期发生的北太平洋状态变化[13]. Bond 等人[13]研究发现, 在20世纪80年代末以前, 冬季北太平洋海表温度变化的第一模态盛行10年际振荡(PDO), 从20世纪90年代早期开始海表温度变化盛行第二模态. 他们进一步指出, 北太平洋海表温度第一模态的结束时间与Hare 和Mantua [5]揭示的发生在1989年的年代际变化大体一致. 因此, 类似北太平洋10年际振荡这样的单一指标对于刻画北太平洋气候变化是不完善的[13]. 本研究的目的是研究北太平洋夏季(6~8月)海表温度的年代际变化.1 数据资料和方法本文所用数据资料包括: 1954~2002年2°×2°月平均海表温度资料(/datasets/ds277.0/)[14]; 月平均北太平洋10年际振荡指数(http://jisao.wash-/pdo/test); 国家气象信息中心1960~ 2005年中国月平均513个台站降水量资料; 37 a (1968~2004年)美国环境预测和大气研究中心再分析资料中的夏季月平均850 hPa 风场资料, 该风场资料用于计算西北太平洋-东亚夏季风指数[15]和在100°~150°E, 10°~50°N 区域东亚夏季风变化的第一模态. 这些大气资料用于讨论西北太平洋夏季海表温度的年代际变化与东亚夏季风之间的可能联系. 为了揭示夏季西北太平洋海表温度变化的优势模态, 本文在两个不同的研究区域0°~40°N, 100°~180°E 和20°S~60°N, 100°E~60°W 对1968~2002年的夏季(6~8月)月平均海表温度分别进行经验正交分析.2 西北太平洋夏季海表温度变率的优势模态利用经验正交分析方法研究1968~2002年西北太平洋(0°~40°N, 100°~180°E)夏季海表温度变化的优势模态. 图1(a)显示的是第一优势模态的空间分布, 该模态解释了总方差的30.5%. 该优势模态的主要特征是正的海表温度异常占据了日本以南的西北太平洋和中国边缘海区. 显然, 该区域夏季海表温度变化的优势模态与北太平洋的10年际振荡[3]以及类似ENSO 的年代际变率[4,8,11]并没有相似性. 其与北太平洋10年际振荡指数的相关系数是−0.06. 该海表温度论文第52卷 第10期 2007年5月图1 海表温度经验正交分析前两个特征向量的空间分布(a) 第一模态; (b) 第二模态. 单位: 无量纲量变化模态显示出强的年际和年代际变化(图2(a)), 1987年以前该模态的负位相盛行, 而1988年以后则盛行正位相, 位相转换发生在1987年. 值得注意的是, 在20世纪70年代后期并没有明显的年代际变化发生.夏季西北太平洋海表温度变率的第二模态解释了总方差的15.2%, 海表温度正异常出现在10°N 以南和130°E 以东, 25°N 以北, 负海表温度异常位于10°N 和25°N 之间(图1(b)). 与第一模态不同的是, 第二模态的时间序列并没有出现明显的年代际变化(图2(b)). 图2(c)反映的是前两个优势模态的位相演变, 可以看到, 明显的年代际变化发生在20世纪80年代后期. 为研究海表温度异常的空间分布, 进行了合成分析; 基于图2, 合成分析时间段分别为1968~1987年和1988~2002年. 1968~1987年期间, 在研究区域除5°N 以南有正海表温度正异常外, 海表温度负异常几乎占据了整个研究区域, 其中最大负异常出现在20°~30°N, 125°~155°E(图3(a)). 而在1988~2002年期间, 正海表温度异常几乎占据了整个研究区域(图3(b)). 显然, 图3(b)与图1(a)非常相似, 在日本南部, 海表温度年代际变化超过0.5℃. 因此, 发生在20世图2 标准化的第一主成分(a)和第二主成分(b)年际变化,位相年际变化(c)由第一和第二主成分求得, 虚线代表180°, 单位: °纪80年代后期的年代际变化主要归结为海表温度变率第一模态的位相改变.3 讨论如在前文所述, 关于北太平洋的年代际变化问题, 以往研究主要关注于冬季, 因此揭示了两个年代际变化: 其一是发生在20世纪70年代后期的年代际变化; 另一次年代际变化发生在20世纪80年代末[5,13,16]. 可是, 在夏季并没有检测出发生在20世纪70年代后期的年代际变化. 此外, 年代际变化的转换年也早于1989年. 需要指出的是本文中所揭示的年代际变化并不依赖于研究区域的选取. 当把研究区域选在20°S~60°N, 100°E~60°W 时, 经验正交分析的第二个模态可以清楚地描述该年代际变化(该模态解释总方差的14.6%), 即, 在1968~1987年期间负位相盛行(平均偏差为−0.58), 而此后则是正位相时期(平均偏差为0.45)(图4(b)). 而第一模态解释了总方差的23.5%, 与北太平洋10年际振荡以及类似ENSO 的年代际变率非常相似, 该海表温度第一模态与北太平洋10年际振荡指数的相关系数是0.71(图4(c)). 与第第52卷 第10期 2007年5月论 文图3 夏季平均海表温度异常的合成分析(a) 1968~1987年夏季平均; (b) 1988~2002年夏季平均; (c) 夏季平均海表温度之差((b)减(a)). 图中阴影区域表示海表温度之差超过0.05和0.01统计显著性水平一模态相比, 第二模态在控制西北太平洋海表温度的年代际变化上是非常重要的. 因此, 海表温度变率的单一模态对于描述海盆尺度的北太平洋年代际变率是不合适的, 本研究结果支持Bond 等人[13]的研究结论.关于20世纪80年代后期的年代际变化的转换年, 不同的研究其结论并不一致. Mochizuki 和Kida [16]的研究结果表明, 1986/1987年冬季是年代际变化的转换年, 即从正位相的冬季1977/1978~1986/1987年变成负位相盛行的冬季1988/1989~1995/1996年, 与本研究结果一致. 然而, Hare 和Mantua [5]的研究表明, 年代际变化的转换年是1988年.伴随着西北太平洋夏季海表温度的年代际变化, 我国夏季平均降水量也经历了明显的变化, 如图5所示. 与1968~1987年平均降水量相比, 后期我国南部和东南部夏季平均降水明显增加, 特别是在我国的东南部地区夏季平均降水增多超过了40 mm, 达到0.05统计显著性水平(图略). 可是, 本研究不能解释为什么我国夏季平均降水量增加与西北太平洋夏季海表温度年代际变化之间的联系. 此外, 基于长江中、下游流域32个站点夏季平均降水量Gong 和Ho [17]提出我国长江流域夏季降水在20世纪70年代后期发生了年代际变化, 并把这种年代际变化归结为由于热带海表温度引起的西北太平洋副热带高压的变化; 但是, 长江中、下游流域夏季降水量和Nino3 区海表温度并没有明显的年代际变化.在本研究中, 尽管西北太平洋夏季海表温度变化的第一模态呈现出明显的年代际变化, 但是该海表温度变化的第一模态与西北太平洋-东亚夏季风[15]变化没有明显的关系. 与海表温度变化的第一模态相比, 第二模态似乎与西北太平洋-东亚夏季风有更为密切的关系. 图6(a)表明, 西北太平洋-东亚夏季风在20世纪80年代后期经历了一次年代际变化, 与1975~1989年相比, 西北太平洋-东亚夏季风在1990~ 1999年间明显减弱. 通过计算解由850 hPa 风场构成复Hermitian 矩阵, 本文得到东亚夏季风在10°~50°N, 100°~150°E 区域内的第一模态(详细的计算方法见文献[18]). 该东亚夏季风的第一模态也清楚地表明, 在20世纪80年代后期也经历了一次年代际变化(图6(b)). 研究发现, 该东亚夏季风第一模态与Wang 等人[15]的西北太平洋-东亚夏季风指数有高的相关系数(0.85). 很明显, 西北太平洋-东亚夏季风年代际变化的转换年落后西北太平洋海表温度变化约2 a. Wang 等人[19]研究结果表明, 在年际时间尺度上, 西北太平洋暖池区海表温度主要受大气强迫, 并提出两个论据来支持这一结论: 其一, 异常降水与海表温度是显著的负相关; 其二, 如果用海表温度来强迫模式大气,论文第52卷第10期 2007年5月图4 海表温度经验正交分析前两个特征向量的空间分布(a) 第一模态; (b) 第二模态, 等值线间隔是0.005; (c) 第一主成分(实线)和北太平洋10年际振荡指数(虚线); (d) 第二主成分. 在(c)和(d)中,时间序列为标准化后的结果. (c)中两个时间序列的相关系数是0.71第52卷 第10期 2007年5月论 文图5 中国夏季平均降水量之差1988～2002年夏季平均降水量减去1968～1987年夏季平均降水量, 单位: 0.1 mm, 阴影区表示夏季平均降水量之差超过20 mm 的区域图6(a) Wang 等人[15]的西北太平洋-东亚夏季风指数的7 a 滑动平均;(b) 东亚夏季风第一模态的7 a 滑动平均大气环流模式将不能产生正确的降水异常, 这是因为强迫响应趋向于产生一个正的局地降水-海表温度关系[19]. 另一方面, 海表温度异常将对大气产生反馈作用, 特别是在年代际时间尺度上. 但是, 在本研究中, 还不能回答西北太平洋夏季海表温度的年代际变化如何影响西北太平洋-东亚夏季风, 以及为什么西北太平洋-东亚夏季风的年代际变化落后海表温度的年代际变化. 这些问题值得进一步深入研究.4 结论通过经验正交分析和合成分析, 揭示了西北太平洋夏季海表温度的年代际变化. 该年代际变化表现为海表温度第一模态的位相改变, 即从1968~1987年间的频繁负位相变为1988~2002年期间的优势正位相, 年代际变化的转换年是1987年. 在1988年以前是负的海表温度异常占据了西北太平洋, 而此后变为正的海表温度异常.参 考 文 献1 Trenberth K E, Hurrell J W. Decadal atmosphere-ocean variationsin the Pacific. Clim Dyn, 1994, 9: 303—3192 Latif M, Barnett T P. Decadal climate variability over the NorthPacific and North America: Dynamics and predictability. J Clim, 1996, 9: 2407—24233 Mantua N J, Zhang Y, Wallace J M, et al. A Pacific interdecadaloscillation with impacts on salmon production. Bull Amer Meteor Soc, 1997, 78: 1069—10794 Zhang Y, Wallace J M, Battisti D S. ENSO-like interdecadal vari-ability: 1900—1993. J Clim, 1997, 10: 1004—10205 Hare S R, Mantua N J. Empirical evidence for the North Pacific regimeshifts in 1997 and 1989. Prog Oceanogr, 2000, 47: 103—1456 Mantua N J, Hare S R. The Pacific decadal oscillation. J Oceanogr,2002, 58: 35—447 Deser C, Phillips A S, Hurrell J W. Pacific interdecadal climatevariability: Linkage between the tropical and the North Pacific during boreal winter since 1900. J Clim, 2004, 15: 3109—31248 Yeh S W, Kirtman B P. Pacific decadal variability and decadalENSO amplitude modulation. Geophys Res Lett, 2005, 32, L05703, doi:10.1029/2004GL0217319 Wang D X, Wang J, Wu L X, et al. Relative importance of windand buoyancy forcing for interdecadal regime shifts in the Pacific Ocean. Sci China Ser D-Earth Sci, 2003, 46(5): 417—42710 李春晖, 王东晓, 梁建茵, 等. 热带太平洋海气系统的一种年代际局地正反馈. 科学通报, 2006, 51(5): 596—60011 Deser C, Blackmon M. On the relationship between Tropical andNorth Pacific sea surface temperature variations. J Clim, 1995, 8: 1677—168012 Nitta T, Yamada S. Recent warming of tropical sea surface tem-perature and its relationship to the Northern Hemisphere circula-tion. J Meteor Soc Japan, 1998, 67: 375—38313 Bond N A, Overland J E, Spillane M, et al. Recent shifts in thestate of the North Pacific. Geophys Res Lett, 2003, 30(23): 2183, doi: 10.1029/2003GL01859714 Smith T, Reynolds R. Extended reconstruction of global sea sur-face temperature based on COADS data (1854—1997). J Clim, 2003, 16: 1495—151015 Wang B, Wu R, Lau K M. Interannual variability of the Asiansummer monsoon: Contrasts between the Indian and the western North Pacific-East Asian monsoon. J Clim, 2001, 15: 4073—4090 16 Mochizuki T, Kida H. Maintenance of decadal SST anomalies inthe midlatitude North Pacific. J Meteorol Soc Japan, 2003, 81(3): 477—49117 Gong D Y, Ho C H. Shift in the summer rainfall over the YangtzeRiver valley in the late 1970s. Geophys Res Lett, 2002, 29: 1436, doi:10.1029/2001GL01452318 Wu B, Zhang R, D’Arrigo R. Distinct modes of the East Asianwinter monsoon. Mon Weather Rev, 2006, 134: 2165—217919 Wang B, Ding Q, Fu X, et al. Fundamental challenge in simulationand prediction of summer monsoon rainfall. Geophys Res Lett, 2005, 32, L15711, doi:10.1029/2005GL022734。
东亚—北太平洋大气环流和瞬变扰动的年代际变化
际增强， 增强的瞬变扰动将更 多能量传送给西风气流， 巩固了西风急流的年代 际异常。年代 际尺度 上 冬季 异 常 的瞬变 热力 强迫 和 瞬变水 汽 强迫对 低 层大 气温度 和 比湿异 常有 显著 的 削弱作 用。
关键 词 大气 环 流 ；天气 尺度 瞬变 扰动 活 动 ；年代 际变 化
ｏ ｖｏ ｓｉｔｒ ｅ ａ ａ ａ ａ ｉｔ ． Ｔ ｅ Ｗ Ｐ Ｓ ｉｔｒｅ ａ ａ ｎ ｍａｙ ｉ ｌｓ ｌ ｅａｅ ｏ ｔｅ ｉｔｒ ｅ ａ ａ ｂ ｉｕ ｎｅｄ ｃ ｄ ｌｖ ｒ ｂｌｙ ｉ ｉ ｈ Ｊ ｎｅｄ ｃ ｄ ｌａ ｏ ｌ ｓ ｃｏｅｙ ｒｌｔｄ ｔ ｈ ｎｅｄ ｃ ｄ ｌ
东 亚一 北太 平洋 大 气 环 流 和 瞬 变 扰 动 的年 代 际变 化
蒋伶 仙 任 雪娟 杨 修 群
（ 南京 大学 大气科学 学院 ， 南京 ２ ０ ９ ） １０ ３
摘要
用 Ｎ Ｅ／Ｃ Ｃ Ｐ Ｎ ＡＲ再分 析 资料 ， 分析 了东 亚一 北 太平 洋大 气环 流 、 气斜压 性和 天 气尺 度 大
Ｗｅｔ ｎＰ ｃ ｉ ｗ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅｍ（ Ｊ ）ｎｔｅｈｇ ｏ ｏｐ ｅｅｏ ｅ ａｔ ｓ ｎＮ ｒ ａｉｃｓｏ ｓ ｒ ａｉｃ ｅｔ ｌ ｊｔ ｔ ａ ＷＰ Ｓ ｉ ｈ ｉ ｔ ｐ ｓｈ ｒ ｖｒＥ ｓ Ａ ｉ — ｏ ｈ Ｐ ｃ ｈ ｗ ｅ ｆ ｅ ｙ ｒ ｈｒ ａ ｔ ｉ ｆ
中国东部气候在1970s末出现了一次明显的年代际转型夏季降水开始进入了长江流域降水持续偏多偏涝而华北地区降水偏少偏旱的南涝北旱形势带太平洋存在明显的年代际enso现象热带中东太平洋sst1976年前后发生了一次跃1970s中后期以来太平洋海温的年代际振荡pdo处于中纬度北太平洋异常冷而热带中东太平洋异常暖的暖相位中国东部夏季对流层上层存在显著的年代际变冷无论是热带大气还是中高纬度的大气环流都存在着显著的年代际变化特征大气环流年代际变化既受外源强迫作用也受大气内部动力过程的影响对于中纬度大气环流而言这种大气内部动力过程的典型代表就是天气尺度瞬变扰动活动与大尺度时间平均环流间的相互作用913北半球天气尺度瞬变扰动活动主要集中在以中纬度北太平洋和北大西洋上空为中心的两个纬向拉长的区域这两个区域被定义为风暴轴stormtrack14天气尺度瞬变扰动活动与东亚大气环流和天气气候关系密切1520研究表明东亚瞬变扰动活动与江淮地区夏季降水异常存在联在1998年夏季长江洪涝灾害年中高纬大西洋到欧亚大陆上瞬变扰动活动异常强烈16气尺度涡动的强迫作用对夏季东北亚阻高形成的作用更是至关重要1718另外一些研究还揭示出东亚急流的强度和位置变化与瞬变能量输送异常存在着一定联系19201980s以来北太平洋风暴轴强度明显增强表现出年代际变化2122这种年代际变化与大尺度环流的年代际变化间存在一定联由于大气斜压性异常与大尺度环流异常相联系
舟山海域夏季上升流的年际变化及其与ENSO_的关系
doi: 10.11978/2023026舟山海域夏季上升流的年际变化及其与ENSO 的关系全梦媛, 王慧, 李文善, 王爱梅, 骆敬新国家海洋信息中心, 天津 300171摘要: 本文利用1968—2021年的海表温度和风场数据, 分析舟山海域夏季上升流强度的年际变化, 并结合同期的Niño 3.4指数分析ENSO (El Niño-Southern Oscillation)对上升流的影响。
温度和风上升流指数表明, 1982—2021年夏季舟山海域上升流均呈下降趋势, 下降速率分别为0.062℃·10a −1和0.35m 3·s −1·(100m·a) −1。
近年来, 沿岸风应力的减弱是影响温度上升流指数减弱的一个重要因素。
统计更长时间段内(1968—2021年)El Niño 和La Niña 年风上升流指数的强度发现, El Niño 年平均风上升流指数较小, 仅为−10.33m 3·s −1·(100m) −1。
La Niña 年平均风上升流指数较大为7.60m 3·s −1·(100m) −1, 高于El Niño 和气候态, 且多达4级(比例为75%)。
进一步分析ENSO 与舟山海域风上升流指数的关系发现, ENSO 主要通过影响风的变化进而影响上升流的强度。
El Niño 年, 舟山海域东南风减弱, 导致上升流强度较弱, 甚至发生下降流。
La Niña 年主要为偏南风且风速较大, 更有利于上升流的发展。
关键词: 舟山; 上升流; 年际变化; ENSO; 风场中图分类号: P731.21 文献标识码: A 文章编号: 1009-5470(2024)01-0048-08The interannual variation of summer upwelling in Zhoushan Islands and its relationship with ENSOQUAN Mengyuan, WANG Hui, LI Wenshan, WANG Aimei, LUO JingxinNational Marine Data Information Center, Tianjin 300171, ChinaAbstract: Based on the sea surface temperature and wind data from 1968 to 2021, this paper analyzes the interannual variation of upwelling intensity in Zhoushan in summer, and the impact of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) on upwelling. The temperature and wind upwelling indices both show that the upwelling in Zhoushan sea decreased in summer during 1982—2021, with the decreasing rates of 0.062℃·10a −1and 0.35 m 3·s −1·(100m·a)−1, respectively. Recently, the weakened coastal wind stress causes the temperature upwelling index to decrease. According to the results, the wind upwelling index during La Niña events is larger than that during El Niño events and climatology. Further analysis of the relationship between ENSO and the wind upwelling index shows that ENSO affects the intensity of upwelling mainly by influencing the wind. In El Niño events, the southeast wind dominated Zhoushan sea weakens, leading to a decreasing upwelling intensity. While in La Niña events, the enhanced south wind benefits the development of upwelling.Key words: Zhoushan; upwelling; interannual variation; ENSO; wind收稿日期：2023-03-03; 修订日期：2023-03-30。
过去2 000年的特征气候时段及其影响因素
黑 暗 时 代 冷 期 （Ｄａｒｋ Ａｇｅ Ｃｏｌｄ Ｐｅｒｉｏｄ，简 称 ＤＡＣＰ），指 ３００ＢＣ—３００ＡＤ 罗 马 暖 期 （Ｒｏｍａｎ Ｗａｒｍ Ｐｅｒｉｏｄ）之 后 温 度 变 冷 的 时 期。 中 文 术 语 首 见于 ２０１１ 年［５］。ＤＡＣＰ 与 古 历 史 文 化 有 着 密 切 的 关 系，它对 应 罗 马 帝 国 灭 亡（４７６ＡＤ）和 欧 洲 的 迁 徙
表 ２ 中 世 纪 暖 期 的 部 分 起 止 时 间 Ｔａｂｌｅ ２ Ｏｎｓｅｔ ａｎｄ ｅｎｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ Ｍｅｄｉｅｖａｌ Ｗａｒｍ Ｐｅｒｉｏｄ
纬度
７８°５４′Ｎ ６０°４７′Ｎ ４５°５９′Ｎ ０°４６′Ｓ
１９°Ｓ ３３°１９′Ｎ ７７°４９′Ｓ ６６°３３′Ｎ ３８～３９°Ｎ
（ｂ）Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｒｏｘｙ ｒｅｃｏｒｄｓ［４］
时代（２５０—６００ＡＤ）时期［６］；也对应中国的 汉 朝 及 随 后朝 政 动 荡 的 三 国 和 魏 晋 南 北 朝 时 期 （１９０— ５３０ＡＤ）［７］。
石笋 石笋 冰心 海洋沉积物 海洋沉积物 海洋沉积物 海洋沉积物 海洋沉积物 海洋沉积物
起止时段
９００—１５００ＡＤ １０００—１１００ＡＤ ６８０—１３５０ＡＤ １０００—１２７０ＡＤ ９２５—１３５０ＡＤ ９５０—１３４０ＡＤ １１４０—１２８７ＡＤ １０００—１３５０ＡＤ １０００—１３００ＡＤ ８００—１２５０ＡＤ １０００—１２５０ＡＤ ８００—１２５０ＡＤ １２００—１４２５ＡＤ
热带海洋年际年代际及长期变率若干特征
热带海洋年际年代际及长期变率若干特征针对热带太平洋-印度洋暖池（印太暖池）海区的年际、年代际等长时间尺度变化，从海气相互作用和区域海洋动力学的角度研究热 带区域大尺度海洋环流、海洋热力结构、海气相互作用、以及不同海 区间海气相互作用的遥相关过程和理论。
本成果在印太暖池区的长期 海面增温和海面升高、热带太平洋厄尔尼诺（El Niño）生成和结束后的海气相互作用的遥相关机制、以及热带太平洋-印度洋贯穿流理论及其海洋气候学意义等方面取得了显著进展（成果一图1示意了这几个方面之间的关系）。
相关成果在重要国际刊物上发表。
研究结果为我国未来制定应对气候变化政策和策略提供基础性科学支持。
成果一图1：印太暖池区科学问题示意图。
红色表示区域的海面温度增温和海面高度升高， 箭头表示太平洋环流和印度洋环流通过印尼贯穿流衔接，反折箭头表示印度洋过程对太平洋 过程的反馈，南海处于整个海区中心。
该研究成果的主要科学贡献有：① 热带印度洋－西太平洋暖池区海洋热力变异机制20世纪50年代后，海洋热含量呈线性增长趋势，海洋对热含量的 吸收和再分配对气候的长期变化产生深远影响。
实验室针对印太暖池 区海面高度和温度的长期变化进行了机理研究，发现海气反馈调整的 相似性以及海洋动力、热力调整的区域差异性。
实验室研究了印太暖池区海洋调整在海面高度长期变化中的作 用，包括热容变化效应和海水淡化效应。
发现海洋的主要变化不但有 区域的差异，而且在垂向的响应层次上也有很大的不同。
卫星高度计 1993-2005 年期间的观测结果表明，印太暖池区的海面高度平均以4.5 mm/yr 的速率上升，其中西太平洋暖池和印度洋暖池的上升速率分别为6.0 和1.6mm/yr。
海洋上层300 米的热变化对西太平洋暖池区海面高度的上升具有显著贡献，而对印度洋暖池区域海面高度变化的贡献甚少。
南海海平面升高呈现年代变化特征，1993－2000 年期间以 11.3mm/yr 的速率上升， 2001-2005 年期间以11.8mm/yr 的速率下降。
近400年来北太平洋年代际振荡变化
年 的 变化 周 期 。其 中 １ ５ ７ Ｏ 一１ ７ ４ Ｏ年 代 以准 ７ ０年 周 期 变 化 为 主 ， １ ７ ５ Ｏ 一１ ８ ４ Ｏ年 代 准 ２ Ｏ年 的周 期 明 显 ， １ ８ ５ ０年 代 后 准 ５ Ｏ ～７ ０年 的周 期又 变得 显著 。这 种 演 变特 征 可 能是 太 平 洋 海 温 对 全 球 百年 尺 度 气候 波 动 的响 应 。 关键词 ： 气象学 ； 北太平洋年代 际振荡 ； 代 用资料； 气候重建 ； 逐 步回 ２ － 分析 ； 小波分析 中图 分 类 号 ： Ｐ ４ ６ ７ 文献标志码 ： Ａ 文 章编 号 ： ２ ０ ９ ５— ２ ７ ８ ３ （ ２ ０ １ ５ ） ２ １ — ２ ５ ２ ８ — ０ ６
Ｖａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ Ｐａ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ Ｄｅ ｃ ａ ｄ ａ ｌ Ｏｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｐａ ｓ ｔ ４ ０ ０ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ
ＺＨＡＯ Ｃｈ ｕ ａ ｎ ｈ ｕ ，ＧＯＮＧ Ｈｏ ｎ ｇ，Ｌ Ｉ Ｍｅ ｎ ｇ
第 １ Ｏ卷 第 ２ １ 期 ２ ０ ５年 １ １ 月 中 国 科 技 论 文
ＣＨＩ ＮＡ Ｓ Ｉ ＥＮＣＥ ＰＡＰＥＲ
Ｖｏ ｌ ＿ １ Ｏ Ｎｏ ． ２ １
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1.中高纬度与热带海气相互作用的不同 2.中高纬度大气对海洋的强迫作用以及海
洋的弱反馈 3.热带海洋影响热带外海洋变化的“大气
桥梁” 4. 亚澳季风区的海气相互作用
Latitude
Precipitation (shading) and SST (contour)
Байду номын сангаасObservation
LICOM
Ocean
GAMIL LOW Atmosphere (72*40L26)
Coupler
Sea-ice
Land
Flexible Global Ocean Atmosphere Land System model of IAP/LASG (FGOALS)
(After Zhu Yimin)
PDO的形成机制：
Fig. 1
Area averaged correlation coefficient skills
El Nino region (10oS-5oN, 80oW-180oW) WNP (5-30oN, 110-150oE) Asian-Pacific MNS (5-30oN, 70-150oE)
Obs. SST-Rainfall Correlation
(a) Observation
MME SST-Rainfall correlation
(b) Multi-Model ensemble hindcast
Fig. 2
亚澳季风区的海气相互作用，不单 纯地表现为海洋对大气的强迫，大 气对海洋的反馈作用亦很显著；
对亚澳季风的气候预测，需要利用 海气耦合模式。
Alexander et al. 2002, J.Clim
耦合模式中北太平洋独立于ENSO的海温模态
(Zhou et al. 2002, Advances in Atmospheric Sciences，19, 1127-1147).
LASG/IAP气候系统模式模拟的PDO
1.0*1.0 L30
Two Full PDO Cycles in the past century
cool PDO regimes:
1890-1924 & 1947-1976
warm PDO regimes:
1925-1946 & 1977-1997
Regime Shift:
1920s, 1940s, 1976/77
PDO Index:
（本讲总结之五）
本讲所关注的科学问题
1.中高纬度与热带海气相互作用的不同 2.中高纬度大气对海洋的强迫作用以及
海洋的弱反馈 3.热带海洋影响热带外海洋变化的“大
气桥梁”
中高纬度与热带海气相互作用的异同点
从对流的角度看，热带大气和极地海洋是不 稳定的，热带海洋和极地大气相对稳定；
热带大气和高纬海洋的作用非常相似，都能 够引起其子系统内表层和深层的强烈混合，且 都是由重力不稳定这一物理机制引起的。
源于热带海气耦合系统内部、源于 中纬度海气耦合系统内部、热带和中 纬度相互作用形成了PDO，其中热带不 稳定海气相互作用起着信号放大作用。
海气耦合模式在PDO研究上可以有所 作为。
关于北太平洋年代际变率的总结
北太平洋存在20 –30年准周期的年代际振荡现 象（PDO）； PDO与ENSO现象在信号上有相似之处，但本 质上是两种独立的现象； PDO的形成机制目前有争议； 北太平洋的年代际变化（PDO），是检验海 气耦合模式的重要大尺度海气相互作用现象； 在其机制研究上，耦合模式可以有所作为。
All-Model Composite
JJA1997
JJA1997
SON1997
SON1997
Latitude
Latitude
JJA1998 Longitude
JJA1998
Longitude
mm/day
Correlation Coefficients between the observed and MME hindcasted JuneAugust precipitations (1979-1999)
暖 SST 和 热 带 大 气 决 定 着 中 层 大 气 的 状 态 ， 与经向环流相联系；极地海洋深对流及相关混 合过程决定着深海水团的特征，与大洋经圈环 流相联系。
中纬度海气相互作用典型特征
热带外中纬度地区的海气相互作用，主要表现 为大气对海洋的强迫，特别是在冬季；
气候学研究中，为考察海表温度的异常对大气 的强迫作用，常利用SST强迫AGCM，这类试验假设 了在海气相互作用过程中，海洋对大气的强迫是 主要的，而大气对海洋的反馈过程则可以忽略。 这在热带海洋上可能是一个合理的近似，但对热 带外海洋、尤其是在冬季来说，则未必正确。
North Pacific North American sector with only secondary signatures in the tropics • Causes of PDO are not known
PDO is a Strong Signal on the Interdecadal Time Scale in the Pacific
PC1 of EOF analysis
North Pacific SST anomalies poleward of
20ºN
关注科学问题的起因 往往是朴素的
(After Mantua et al. 1997)
PDO产生的机制：目前有争议
北太平洋海温低频变率（大于10yr）主 导模态的很大一部分，受到来自热带的强 迫的影响。而海洋对热带外ENSO响应的反 馈作用，则比较复杂，至少强度不强。热 带太平洋以外区域的海气耦合过程，能够 在一定程度上改变PNA区域的大气环流距平 分布。但是其作用的大小，依赖于季节循 环以及北太平洋区域内外的海气相互作用。
太平洋 的年代际变率
PDO (Pacific Decadal Oscillation)
Pacific Decadal Oscillation - PDO
• Long-lived El –Nino like pattern of variability
• PDO events persist 20 -30 years • Climatic fingerprints more visible in the