第5期合

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什愿吕
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1 兰州大学学报 : 自然科学版, 2017, 53(5) / 10 月 Journal of Lanzhou University:Natural Sciences,2017,53(5) / October 冬季两类 ENSO 事件对欧亚地区阻塞高压的影响李艳, 路瑶, 王嘉禾, 王琪兰州大学大气科学学院, 半干旱气候变化教育部重点实验室, 兰州摘要 : 利用年美国环境预报中心和美国大气研究中心发布的再分析资料和由日本海洋科学技术中心提供的 El Niño/La Niña Modoki 距平指数 (EMI) 资料, 对比研究了近 36 a 冬季两类 El Niño- 南方涛动 (ENSO) 事件对欧亚关键区阻塞高压 ( 阻高 ) 的影响及其环流成因. 结果表明, 当发生 El Niño(EN) 事件时, 欧亚 3 个关键区瞬时阻塞都有不同程度的减小, 尤其是乌拉尔山地区瞬时阻塞减少 32%, 阻塞事件的平均持续天数降低了 14.7%; La Niña(LN) 事件导致乌拉尔山地区瞬时阻塞偏多 53%, 阻塞事件的平均持续天数增多 27.9%, 但导致了鄂霍次克海地区阻塞事件的平均持续天数减少 24%; 新型海温异常模态 ENSO Modoki 对于欧亚阻高的影响与传统的 ENSO 事件不同. 发生 EN Modoki 时, 与正常年份相比, 欧亚 3 个关键区瞬时阻塞都有不同程度的增加, 其中鄂霍次克海地区的瞬时阻塞偏多最多, 达到 55%, 阻塞事件的平均持续天数增多 18.2%; 发生 LN Modoki 事件时, 乌拉尔山地区瞬时阻塞偏多 15%, 阻塞事件平均持续天数偏多 25%, 但鄂霍次克海地区瞬时阻塞偏少 29%, 阻塞事件的平均持续天数偏少 10.6%, 两类 ENSO 事件对于贝加尔湖地区的阻高影响均较小. 两类 ENSO 事件对阻高影响不同的直接原因是其对大气环流影响的不同. 从 500 hpa 位势高度场及风场的配置可见, 当发生 EN 事件时, 乌拉尔山及鄂霍次克海地区风场有气旋性环流异常, 配合位势高度场负异常, 导致阻高偏少 ; 发生 LN 事件时, 乌拉尔山及贝加尔湖西部偏北的地区有大范围反气旋性环流异常, 500 hpa 位势高度偏强, 阻高偏多 ; 而在 EN Modoki 事件发生时, 欧亚 3 个关键区的 500 hpa 位势高度均有不同程度的正异常, 有利于 3 个地区阻高的偏多 ; 在 LN Modoki 事件下, 乌拉尔山及贝加尔湖北侧地区位势高度偏高, 有利于这两个地区阻高的偏多, 而不利于鄂霍次克海地区阻高的生成. 关键词 :El Niño- 南方涛动 ; El Niño- 南方涛动 Modoki; 阻塞高压 ; 大气环流中图分类号 :TU18 文献标识码 :A 文章编号 : (2017) DOI: /j.issn Effects of two types of ENSO events on the blockings in the Eurasian Region in winter Li Yan, Lu Yao, Wang Jia-he, Wang Qi Key Laboratory for Semi-arid Climate Changes with the Ministry of Education, College of Atmospheric Sciences, Lanzhou University, Lanzhou , China Abstract: By using the reanalysis data from the NCEP/NCAR and El Niño/La Niña Modoki anomaly index (EMI) provided by the Japan Marine Science and Technology Center, the influences of two types of El Niño-southern oscillation (ENSO) on the blockings and their atmospheric circulation mechanisms over 收稿日期 : 修回日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( ); 中央高校基本科研业务费专项资金项目 (LZUJBKY ) 作者简介 : 李艳 (1983 ), 女, 河南南阳人, 副教授, 博士, liyanlz@lzu.edu.cn, 研究方向为干旱气象与灾害气候.

2 李艳, 等 : 冬季两类 ENSO 事件对欧亚地区阻塞高压的影响 629 key regions of Eurasia were analyzed for winter during the last 36 years, with main results that, when the El Niño (EN) event happened, the blocking frequency over the 3 key areas of Eurasia all decreased to different degrees, especially in the Urals area. The instantaneous blocking frequency was reduced by 32%, and the average duration of blocking events was reduced by 14.7%; La Niña (LN) event might have caused the instantaneous blocking frequency of the Ural region to increase by more than 53% and the average duration of blocking events to increase by 27.9%, but it led to the average duration of blocking events in the Okhotsk region to reduce by 24%; the influences of ENSO Modoki differed from that of the traditional ENSO. Compared with the normal years, EN Modoki event made the instantaneous blocking frequency in Eurasian to increase by different degrees and, the instantaneous blocking frequency in the Okhotsk region increased by more than 55%, and the average duration of blocking events increased by 18.2% ; in LN Modoki years, the frequency of instantaneous blocking and mean duration of blocking events increased by 15% and 25% in the Urals region, respectively. The frequency of instantaneous blocking and mean duration of blocking events decreased by 29% and 10.6% in the Okhotsk region, respectively. The influence of two types of ENSO was comparably weak in the Baikal region. The reasons for the different influences of two types of ENSO were directly related to the atmospheric circulation, which could be seen from the 500 hpa geopotential heights and the wind fields. When an EN event occurred, there was a cyclonic circulation accompanying by a negative anomaly of geopotential heights in the Ural and Okhotsk areas, which was in favor of less blocking over these regions, and vice versa in LN years. When an EN Modoki event happened, 500 hpa potential heights increased in Eurasian by different degrees, indicating that the EN Modoki event was beneficial to the generation of blocking events. In an LN Modoki event, geopotential heights in the Ural and Baikal were higher, thus being beneficial to the occurrence and development of blocking high over there. Key words: El Niño- southern oscillation; El Niño- southern oscillation Modoki; blockings; atmospheric circulation 阻塞高压 ( 阻高 ) 是指中高纬度大气环流异常经向发展并稳定的天气形势, 其活动会给大范围地区带来降温降水大风等天气, 导致该地区天气气候异常 [1-2]. 很多著名的灾害性天气气候事件都是在阻高的背景下发生的, 如 2003 年的欧洲夏季高 [3] 温热浪和 2008 年初中国南方罕见的低温雨雪冰 [4] 冻灾害等. 冬季阻高尤其是乌拉尔山地区的阻高是导致强寒潮的主要环流系统 [5], 寒潮爆发会导致大幅度的降温同时伴有偏北大风气压骤升 [6], 还可能会带来一定的降水, 研究冬季阻高对于中国冬季天气预报和气候预测有重要的科学意义. 影响阻高的因素很多, 包括平流层爆发性增温海表面温度 (sea surface temperature, SST) 异常东亚季风异常等, 都会对阻高的形成发展维持以及衰退有显著影响 [7-9]. 其中厄尔尼诺 - 南方涛动 (El Niño-southern oscillation, ENSO) 作为 SST 异常最强的气候信号, 对阻高的影响很大. [10] Wiedenmann 等发现全球阻高发生频次的年代际变化受 ENSO 事件影响. 在 La Niña(LN) 年或正常年份的北半球, 尤其是北太平洋地区发生的阻高要多于 El Niño(EN) 年 ; 在南半球 EN 年发生的阻 [11] 高要多于 LN 年的, 且阻高持续时间更长. Li 等的研究表明当发生 EN 事件时南半球阻高发生频 [12] 次增多, 但阻高强度不受 EN 影响. Oliveira 等在研究 ENSO 对南半球阻高的影响时发现 : 当处于中级 EN 事件时, 南半球阻高的位置更易出现在东太平洋, 且阻高发生频次增加 ; 当处于中级 LN 事件时, 阻高集中在中太平洋, 发生频次降低. Ren- [13] wick 等研究发现在 EN 年份时阿拉斯加地区阻 [9] 高受抑制. 对于东亚地区, Cheung 等研究表明 EN 事件会导致乌拉尔山 - 西伯利亚阻高偏弱. 对于欧亚天气气候影响较大的 3 个阻高关键区, 有研究者也针对 ENSO 对阻高的影响进行了研究 [8], 结果表明冬季 EN 事件对欧亚关键区阻高有抑制作用, LN 事件对欧亚关键区阻高有加强作用. 20 世纪 80 年代以来出现了一种新的海温异常模态 (ENSO Modoki), 主要表现在赤道中太平洋 [14] SST 异常偏高 / 偏低, Ashok 等称其为 El Niño Modoki/La Niña Modoki. 有研究表明, ENSO Modoki 对于全球气候的影响与传统的 ENSO 事件有很大不同. 在 ENSO Modoki 事件影响下, 太平洋中部降水增加, 东西部降水减少 [15], 对于中国也 [16] 是如此. Feng 等的研究表明在 EN 的衰退期长江以南降水呈现正异常, 但在 EN Modoki 事件发生 [17] 时并没有明显的降水异常信号 ; 张圆圆等的研究结果表明, 冬季发生 EN Modoki 事件时, 次年秋季宁夏陕西甘肃中南部地区的极端低温事件较多, 而发生 LN Modoki 事件时情况相反. 两类

3 630 ENSO 事件对于阻高的影响也有不同, 例如 Ashok [18] 等研究表明 EN Modoki 会引起澳大利亚中东部阻高异常并且这种影响与传统的 EN 事件有很大不同. 研究表明 SST 对于欧亚关键区阻高影响显著, 而新型的 SST 异常事件 -ENSO Modoki 对于大气环流和天气气候的影响又有很大不同, 目前还未有研究报道 ENSO Modoki 对欧亚 3 个关键区阻高的影响. 本研究对比分析了 ENSO 和 ENSO Modoki 对欧亚 3 个关键区阻高的影响, 并分析了其环流成因, 为更好地认识欧亚阻高形成机制和中长期天气预报提供一定的科学依据. 1 资料与方法 1.1 资料所用的资料为美国环境预报中心 / 美国大气研究中心 (national centers for environmental prediction/national center for atmospheric research, NCEP/ NCAR ) 提供的 1979 年 1 月年 7 月逐月的 Niño 3 指数 500 hpa 位势高度场和风场资料, 分辨率为网格. 日本海洋科学技术中心 (Japan marine science and technology center, JAM- STEC) 提供的 1979 年 1 月年 7 月逐月的 El Niño/La Niña Modoki 距平指数 (El Niño/La Niña Modoki anomaly index, EMI) 资料. 1.2 方法阻高指数采用 Lejenäs 等提出, Tibaldi 等改进的定义方法 (T&M 方法 ) [19-20], 主要是依据 500 hpa 位势高度在 40 N~60 N 之间的差, 以及保证阻高向极地方向存在的风速不小于 8 m/s 的平均西风气流这两个条件. 对于每个经度, 南 500 hpa 高度梯度 (geopotential height gradients of south, GHGS) 和北 500 hpa 高度梯度 (geopotential height gradients of north, GHGN) 计算公式分别为 GHGS = Z(φ 0) - Z(φ s ) φ 0 - φ s, GHGN = Z(φ n) - Z(φ 0 ) φ n - φ 0. (1) 其中, Z 代表位势高度, φ n=80 N+δ, φ 0=60 N+δ, φ s= 40 N+δ, δ = 对于 T&M 方法, 如果满足 GHGS>0, GHGN< -10 m/ 纬距, 则诊断该时该经度有瞬时阻塞, 阻塞指数为 GHGS. 对于阻塞事件的定义为 : 至少连续 15 个经度上的 T&M 阻高指数 >0, 并且持续时间达到 4 d 或以上, 则说明该时该地区有阻塞事件发生. [21] 确定 ENSO 位相的方法与 Quan 等提出的相同 : 对 Nino3 区冬季 ( 月 ) 的 SST 进行标准化, 取标准化值 >1 的年份为 EN 年, 标准化值 < -1 的年份为 LN 年. 确定 ENSO Modoki 位相的方法与之相同, 得到了年冬季处于 ENSO 及 ENSO Modoki 不同位相对应年份的统计结果 ( 表 1). 由表 1 可大致看出近年来发生 ENSO Modoki 事件的频次在逐渐增多, 这和已有研究结果是一致的 [14], 进一步说明了本研究的必要性. 表年冬季两类 ENSO 事件不同位相对应年份 Table winter two types of ENSO events in different positions corresponding to the years EN LN 事件 EN Modoki LN Modoki 年份 1982/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /2012 在 EN 和 EN Modoki 年, 赤道太平洋的 SST 异常分布是截然不同的 ( 图 1). 在传统 EN 事件发生时, SST 主要偏暖区在赤道中东太平洋, 最大偏暖中心在 90 W 的洋面上, 然后向西传播. 对于新型 SST 异常模态 EN Modoki 事件, 其 SST 偏暖区主要在赤道中东太平洋, 150 W 洋面上增暖范围较大, 偏暖区域再向东扩展至赤道东太平洋南美沿岸. LN LN Modoki 位相下 SST 也有相似的异常分布特征, 发生 LN 事件时, 偏冷区域偏向于赤道中东太平洋, 南美洲西海岸 ; 发生 LN Modoki 时, SST 偏冷区域明显向西移, 在赤道中太平洋海温偏冷区域较大且程度较强. 2 ENSO 和 ENSO Modoki 事件对阻高的影响兰州大学学报 : 自然科学版, 2017, 53(5) 2.1 ENSO 和 ENSO Modoki 对瞬时阻塞的影响年冬季欧亚地区 ENSO/ENSO Modoki 不同位相及正常年份对应的平均瞬时阻塞累积天数如图 2 所示. 由图 2 可见, 在欧亚地区, 无论是 SST 异常年份还是正常年份, 乌拉尔山和鄂霍次克海地区的阻塞较多, 而贝加尔湖的较少,

李艳等冬季两类 ENSO 事件对欧亚地区阻塞高压的影响 631 a EN 年 b EN Modoki 年图 1 EN 年和 EN Modoki 年 SST 异常分布 Fig. 1 Distribution of SST anomaly in EN and EN Modoki year 符合已有研究对欧亚阻塞气候态上空间分布特征 147.

4 李艳等冬季两类 ENSO 事件对欧亚地区阻塞高压的影响 631 a EN 年 b EN Modoki 年图 1 EN 年和 EN Modoki 年 SST 异常分布 Fig. 1 Distribution of SST anomaly in EN and EN Modoki year 符合已有研究对欧亚阻塞气候态上空间分布特征 E 都可达到 6 d 的累积天数; LN Modoki 年的描述. 发生瞬时阻塞的天数与正常年份相差不大. 不同的 SST 异常模态, 即 ENSO Modoki 对于乌拉尔山地区 EN 年平均瞬时阻塞累积天数阻高的影响与传统的 ENSO 有很大不同. 在乌拉要比正常年份偏少 32%, 其余状态均偏多, 尤其在尔山(60 E)西侧, EN Modoki 年发生瞬时阻塞最 LN 年, 比正常年份偏多 53%, LN Modoki 年偏多多, 最高可以达到 9 d, 且多于正常年份的, 其他年 15%; 贝加尔湖地区同样在 EN 年平均瞬时阻塞累份之间相差不大. 但在乌拉尔山东侧, 在 LN 年积天数偏少而在 LN 年偏多, 但幅度较小; 在鄂霍 LN Modoki 年的平均瞬时阻高累积天数明显要多次克海地区, EN Modoki 年份的平均瞬时阻塞累于正常年份的, 60 E 对应发生瞬时阻塞平均天数积天数偏多 55%, 在 LN Modoki 年偏少 29%. 最高达到 8 d, 其次是 LN Modoki 年的, EN Modoki 年的与正常年份相差不多. 在整个乌拉尔山地区, EN 年的平均瞬时阻塞累积天数均比正常年份低. 与乌拉尔山及鄂霍次克海地区相比, 贝加尔湖地区本身就是阻高发生的低值区, EN EN Modoki 及正常年份在该区域每条经线上发生瞬时阻塞平均的累积时间约为 0.25 d, LN 年 LN Modoki 年发生瞬时阻塞与正常年份相比略有增加, 约为 0.7 d. 所以贝加尔湖地区的瞬时阻塞对两类 ENSO 事件响应较小. 在鄂霍次克海地区瞬时阻塞情况比较特殊, EN 年发生瞬时阻塞要比正常年份的少, EN Modoki 年及 LN 年的瞬时阻塞累积天数都要比正常年份的多, LN 年在 125 E 和 EN Modoki 年在图年冬季两类 ENSO 事件不同位相及正常年份对应的平均瞬时阻塞累积天数随经度的分布 Fig. 2 The distribution of the cumulative number of days with the longitude in two kinds of ENSO events in different phases and normal years during the winter of

632 2.2 ENSO 和 ENSO Modoki 对阻塞事件的影响为更好地比较同一地区不同位相下发生阻塞事件的强弱, 分析了 1979-2015 年冬季欧亚 3 个关键区不同位相对应的阻塞事件的平均持续天数 ( 图 3). 图 3 1979-2015 年冬季 3 个关键区不同位相对应的阻塞事件的平均持续天数 Fig.

5 ENSO 和 ENSO Modoki 对阻塞事件的影响为更好地比较同一地区不同位相下发生阻塞事件的强弱, 分析了年冬季欧亚 3 个关键区不同位相对应的阻塞事件的平均持续天数 ( 图 3). 图年冬季 3 个关键区不同位相对应的阻塞事件的平均持续天数 Fig. 3 The average duration of during the winter of three key areas corresponding to different blocking events 从图 3 中可以看出乌拉尔山地区阻塞事件的平均持续天数在 EN 和 EN Modoki 位相下比正常年份少, 其中 EN 年阻塞事件持续时间最少, 仅有 5.8 d, 在 LN 和 LN Modoki 位相下阻塞事件平均持续天数会比正常年份的多, 其中 LN 年发生阻塞事件的平均持续天数高达 8.7 d. 在鄂霍次克海地区兰州大学学报 : 自然科学版, 2017, 53(5) 结果完全相反, EN 年及 EN Modoki 年阻塞事件的平均持续天数大于正常年份的分别是 7.5 和 7.8 d, 同时 LN 年 LN Modoki 年阻塞事件的平均持续天数要略小于正常年份的. 为了定量地表示 ENSO/ENSO Modoki 不同位相对 3 个关键区阻塞事件的影响, 表 2 给出了 3 个关键区对应不同位相时阻塞事件的平均持续天数与正常年份的相差天数及相差百分比. 在乌拉尔山地区 LN 年份阻塞事件的平均持续天数与正常年份的相差最大, 其次是 LN Modoki 年份, 分别增加了 27.9% 25.0%; EN 年的较正常年份相比有 14.7% 的减少, 说明两类事件的冷位相对于阻高的影响大于暖位相. 鄂霍次克海地区阻塞事件的平均持续天数与乌拉尔山地区的不同, LN 年份的阻塞事件的平均持续天数与正常年份的相差最大 ; EN Modoki 年份的要比正常年份的多. 对于乌拉尔山地区, EN 和 EN Modoki 年阻塞事件的平均持续天数偏少或与正常年份接近, LN 和 LN Modoki 年的偏多 25.0% 以上 ; 鄂霍次克海地区处在 LN 年份阻塞事件的平均持续天数偏少 24.0%, LN Modoki 年偏少 10.6%, EN Modoki 年偏多 18.2%. 表 2 3 个关键区对应两类 ENSO 事件不同位相阻塞事件平均持续天数与正常年份的差异 Table 2 The difference between the average duration of two types of ENSO events and the normal years in the 3 key regions d 区域乌拉尔山地区贝加尔湖地区鄂霍次克海地区 EN -1.0(-14.7%) -0.7(-13.5%) 0.9(13.7%) LN +1.9(27.9%) -0.4(-7.8%) -1.6(-24%) EN Modoki -0.4(-5.9%) -0.2(-3.8%) +1.2(18.2%) LN Modoki +1.7(25%) -0.2(-3.8%) -0.7(-10.6%) 括号内百分数表示在不同位相时各地区与正常年份在阻塞事件平均持续时间上的差异与正常年份的比值. 3 环流成因分析从 500 hpa 位势高度场及风场配合的角度出发, 分析两类 ENSO 事件对欧亚 3 个关键区阻高影响的环流成因. 图 4 给出了冬季发生两类 ENSO 事件时 500 hpa 位势高度上的风场及位势高度场与气候平均态的差异. 由图 4a 可见在 EN 年, 乌拉尔山及鄂霍次克海地区风场有大范围的气旋性环流异常, 导致乌拉尔山地区和鄂霍次克海地区气压偏低. 由图 4b 可见, 当发生 EN 事件时, 中高纬度上, 太平洋北美地区有 PNA(Pacific- North American teleconnection) 型遥相关模态出现, 位势高度场上 + - 的距平分别出现在北美地区西部和北太平洋上. 在乌拉尔山地区有负的位势高度异常, 中心值小于 -30 pgm, 并且通过了 90% 的信度检验, 同样在鄂霍次克海地区位势高度有负的异常, 这与风场表现的气旋性环流异常是一致的, 所以在 EN 年乌拉尔山及鄂霍次克海地区位势高度偏低, 不易形成阻高. LN 年的情况与 EN 年的有所不同, 由图 4c 可以发现乌拉尔山及贝加尔湖西部偏北的地区风场有大范围的反气旋性环流异常, 会导致该地区气压上升. 图 4d 展示了 500 hpa 位势高度在相同区域有正异常 ( 但没有通过 90% 的信度检验 ), 说明在乌拉尔山及贝加尔湖地区 500 hpa 位势高度偏强, 会导致在 LN 年该地区更易形成阻高. 图 4e f 分别展示了年冬季 EN Modoki 在 500 hpa 位势高度上风场及位势高度场与气候平均态的差异. 在乌拉尔山西侧风场有小范围的反气旋性环流异常, 在贝加尔湖北部及整

6 李艳等冬季两类 ENSO 事件对欧亚地区阻塞高压的影响个鄂霍次克海地区风场有明显的反气旋性环流异 633 区的阻高形成, 但影响相对乌拉尔山地区较小. 常. 从 500 hpa 位势高度图中也可以看到乌拉尔通过风场及气压场的配置, 可以解释冬季在山贝加尔湖及鄂霍次克海地区有明显的正异常, ENSO 和 ENSO Modoki 不同位相下, 欧亚 3 个关尤其在鄂霍次克海地区, 位势高度正异常值超过键区阻高异常特征的环流成因. 当冬季发生 EN 事了 20 gpm, 且通过了 90% 的信度检验. 说明当冬件时, 欧亚 3 个关键区风场有不同程度的气旋性环季发生 EN Modoki 事件时, 在欧亚 3 个关键区尤其流异常, 500 hpa 位势高度场有负异常, 因此在 EN 是鄂霍次克海地区容易形成阻高. 年 3 个关键区阻高偏少; 当冬季发生 LN 事件时, 图 4g h 展示了年冬季 LN Modoki 乌拉尔山及贝加尔湖北侧有气旋性风场异常, 正在 500 hpa 位势高度上风场及位势高度场与气候的位势高度异常, 导致该地区阻高偏多, 以上结果平均态的差异. 从风场信息来看, 乌拉尔山地区及均与李艳等[4]的研究结论一致; 当发生 EN Modoki 贝加尔湖北侧有反气旋式环流异常, 从图 4h 上可事件时, 在欧亚 3 个关键区尤其是鄂霍次克海地区以看到在相同区域 500 hpa 位势高度有正异常, 说风场有反气旋性异常, 500 hpa 位势高度偏高, 易明在乌拉尔山地区 500 hpa 位势高度偏高, 当冬季形成阻高; 当发生 LN Modoki 事件时, 鄂霍次克海发生 LN Modoki 事件时, 乌拉尔山地区容易形成阻地区 500 hpa 位势高度偏高, 乌拉尔山地区的位势高. 相比较而言, 鄂霍次克海地区位势高度为负异高度偏低, 导致鄂霍次克海地区阻高偏少, 而乌拉常, 但并不显著, 说明 LN 事件不利于鄂霍次克海地尔山地区阻高偏多. 说明 ENSO Modoki 对于欧亚阴影区代表通过 90% 的信度检验图年冬季 500 hpa 位势高度上两类 ENSO 事件与气候平均态的差异 Fig. 4 The anomaly between two ENSO events and climate mean state in winter

7 634 关键区阻高的影响与传统 ENSO 不同, 主要是其对大气环流的影响不同造成的. 进一步分析 ENSO 与 ENSO Modoki 相同位相下的 500 hpa 位势高度场的差异 ( 图 5). EN 与 EN Modoki 相比, 在乌拉尔山贝加尔湖及鄂霍次克海地区有很明显的负位势高度异常, 说明与 EN Modoki 年份相比, 在 EN 年欧亚 3 个关键区 500 hpa 位势高度更低, 在 EN 年欧亚关键区阻高偏少更多. LN 与 LN Modoki 相比, 在乌拉尔山地区有较弱的负位势高度异常, 说明 LN 事件相比于 LN Modoki 事件对乌拉尔山地区形成阻高的影响更大. 由图 5b 可见, 在鄂霍次克海地区有正的位势高度异常, 中心最大值有 20 pgm, 而在其南部为 >10 gpm 的负异常, 对应两类 LN 事件对鄂霍次克海地区阻高均有使其减少的影响, 发现 LN 事件对阻高的影响要大于 LN Modoki. 对比图 5 高度场异常中心值的绝对值可见 EN 与 EN Modoki 事件位势高度的差异要远大于 LN 与 LN Modoki 的差异, 说明两类暖事件对 500 hpa 位势高度的影响差异更大. a EN-EN Modoki b LN-LN Modoki 红色表示 +, 绿色表示 -, 等值线间隔为 10 gpm 图年冬季 ENSO 与 ENSO Modoki 相同位相平均 500 hpa 位势高度场的差异 Fig. 5 The difference of 500 hpa potential height field in the same phase of ENSO and ENSO Modoki during the winter of 两类 ENSO 事件对欧亚 3 个关键区阻高有不 [22-23] 同的影响. 李崇银等对 ENSO 事件的跨季节性预报做了大量研究, 认为目前可以采用数学物理方法及海洋预测模式模拟对 ENSO 事件进行很好地预报. 将本研究得到的两类 ENSO 事件对于欧亚阻高的影响引入经典的寒潮天气模型 [24], 结合海温预测信号, 就可为中国冬季天气预报和短期气候预测提供更多的参考依据. 4 结论与讨论兰州大学学报 : 自然科学版, 2017, 53(5) 通过年的 500 hpa 风场位势高度场资料及 Niño-3 指数 EMI 指数资料, 研究了两类 EN- SO 事件对于欧亚关键区阻高的影响及其环流成因. 两类 ENSO 事件对欧亚 3 个关键区瞬时阻塞的影响是不同的. EN 事件会导致欧亚 3 个关键区瞬时阻塞的平均累积天数在不同程度上减少, 尤其是在乌拉尔山地区减少了 32%; LN 事件会导致乌拉尔山地区瞬时阻塞累积天数增多 53%; 当发生 EN Modoki 时, 与正常年份相比, 鄂霍次克海发生瞬时阻塞的频次偏多 55%; 在 LN Modoki 事件时, 乌拉尔山地区发生瞬时阻塞偏多 15%, 但鄂霍次克海地区瞬时阻塞偏少 29%. 两类 ENSO 事件对 3 个关键区阻塞事件的影响有所不同. EN 事件会导致乌拉尔山地区阻塞事件的平均持续天数偏少 14.7%, LN 及 LN Modoki 事件会导致乌拉尔山地区阻塞事件的平均持续天数分别增加 1.9 和 1.7 d, 比例分别增加 27.9% 和 25%. 两个冷事件会导致鄂霍次克海地区阻塞事件的平均持续天数分别减少 24.0% 和 10.6%. EN Modoki 事件会导致鄂霍次克海地区阻塞事件的平均持续天数增多 1.2 d, 所占比例为 18.2%. 中高纬度的 500 hpa 位势高度场及风场对 EN- SO/ENSO Modoki 不同事件的响应不同导致了两类 ENSO 事件对于欧亚阻高的影响不同. 冬季, 当 EN 事件发生时, 乌拉尔山及鄂霍次克海地区有风场的气旋性环流异常, 位势高度场有负异常, 导致阻高偏少 ; 当发生 LN 事件时, 乌拉尔山及贝加尔湖西部偏北地区风场有大范围反气旋性环流异常, 500 hpa 位势高度有正异常, 使阻高偏多, 但在鄂霍次克海地区影响不明显 ; 当发生 EN Modoki 事件时, 欧亚 3 个关键区的 500 hpa 位势高度均有不同程度的偏强, 说明 EN Modoki 事件有利于阻高生成 ; 在 LN Modoki 事件下, 乌拉尔山及贝加尔湖地区位势高度偏高, 益于阻高的发生发展. 两类 EN 事件对于欧亚阻高的影响差异相对两类 LN 事件

8 李艳, 等 : 冬季两类 ENSO 事件对欧亚地区阻塞高压的影响 635 更大. ENSO 事件相对于 ENSO Modoki 事件对于欧亚阻高的影响更大, 该结果与 ENSO Modoki 事件相对于 ENSO 事件 SST 异常幅度偏小是一致的. 讨论了不同的 SST 异常模态尤其是 ENSO Modoki 对于欧亚阻高的影响, 并与传统 ENSO 事件的影响进行了对比分析. 发现 ENSO Modoki 对于欧亚阻高的影响相较于 ENSO 有很大不同. EN- SO Modoki 事件频发对于欧亚阻高及中国天气气候的影响需要给予更多的关注. 参考文献 [1] 金荣花, 李艳, 王式功. 四种客观定量表征阻塞高压方法的对比分析 [J]. 高原气象, 2009, 28(5): [2] 刘刚, 沈柏竹, 廉毅, 等. 亚洲阻塞高压分类及其与东北冷涡活动和东北夏季低温的联系 [J]. 地理科学, 2012, 10(32): [3] García-Herrera R, Díaz J, Trigo R M, et al. A review of the European summer heat wave of 2003[J]. Critical Reviews in Environmental Science & Technology, 2010, 40(4): [4] 李艳, 王式功, 金荣花, 等. 我国南方低温雨雪冰冻灾害期间阻塞高压异常特征分析 [J]. 高原气象, 2012, 31(1): [5] 马晓青, 丁一汇, 徐海明, 等. 2004/2005 年冬季强寒潮事件与大气低频波动关系的研究 [J]. 大气科学, 2008, 32(2): [6] 钱维宏, 张玮玮. 我国近 46 年来的寒潮时空变化与冬季增暖 [J]. 大气科学, 2007, 31(6): [7] Barriopedro D, Calvo N. On the relationship between EN- SO, stratospheric sudden warmings and blocking[j]. Journal of Climate, 2014, 27(12): [8] Li Yan, Jin Rong-hua, Wang Shi-gong. Possible relationship between ENSO and blocking in key regions of Eurasia[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2010, 16(3): [9] Cheung H N, Zhou W, Mok H Y, et al. Relationship between Ural- Siberian blocking and the East Asian winter monsoon in relation to the arctic oscillation and the El Niño -Southern oscillation[j]. Journal of Climate, 2012, 25(12): [10] Wiedenmann J M, Lupo A R, Mokhov I I, et al. The climatology of blocking anticyclones for the northern and southern hemispheres: block intensity as a diagnostic[j]. Journal of Climate, 2002, 15(23): [11] Li D, Vogelsang T J, Colucci S J. Interdecadal trend and ENSO- related interannual variability in southern hemisphere blocking[j]. Journal of Climate, 2008, 21(12): [12] Oliveira F N M, Carvalho L M V, Ambrizzi T. A new climatology for southern hemisphere blockings in the winter and the combined effect of ENSO and SAM phases[j]. International Journal of Climatology, 2013, 34(5): [13] Renwick J A, Wallace J M. Relationships between North Pacific wintertime blocking, El Niño, and the PNA pattern[j]. Monthly Weather Review, 1996, 124(9): [14] Ashok K, Behera S K, Rao S A, et al. El Niño Modoki and its possible teleconnection[j]. Journal of Geophysical Research Oceans, 2007, 112(C11): C C [15] 袁博仑, 潘增弟, 刘娜, 等. Modoki 对南半球中高纬度气候及海冰异常的影响 [J]. 海洋学报, 2014, 36(3): [16] Feng Juan, Chen Wen, Tam C Y, et al. Different impacts of El Niño and El Niño Modoki on China rainfall in the decaying phases[j]. International Journal of Climatology, 2011, 31(14): [17] 张圆圆, 李艳, 付培健, 等. ENSO Modoki 与春秋季中国西北地区极端低温的关系 [J]. 兰州大学学报 : 自然科学版, 2014, 50(1): [18] Ashok K, Tam C Y, Lee W J. ENSO Modoki impact on the Southern Hemisphere storm track activity during extended austral winter[j]. Geophysical Research Letters, 2009, 36(12): [19] Lejenäs H. Characteristics of Northern Hemisphere blocking as determined from a time series of observational data[j]. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1984, 110(466): [20] Tibaldi S, Molteni F. On the operational predictability of blocking[j]. Tellus, 1990, 42(3): [21] Quan Xiao-wei, Diaz H F, Hoerling M P. Change in the tropical Hadley cell since 1950[M]//The Hadley Circulation: Present, Past and Future, Amsterdam: Springer- Verlag, 2004: [22] 李崇银, 穆穆, 周广庆, 等. ENSO 机理及其预测研究 [J]. 大气科学, 2008, 32(4): [23] 郑飞, 朱江, 王慧. ENSO 集合预报系统的检验评价 [J]. 气候与环境研究, 2007, 12(5): [24] 寿绍文. 天气学分析 [M]. 北京 : 气象出版社, 2006: ( 责任编辑 : 张勇 )

~ a 3 h NCEP ~ 24 3 ~ ~ 8 9 ~ km m ~ 500 m 500 ~ 800 m 800 ~ m a 200

~ a 3 h NCEP ~ 24 3 ~ ~ 8 9 ~ km m ~ 500 m 500 ~ 800 m 800 ~ m a 200 31 1 2013 3 Journal of Arid Meteorology Vol. 31 No. 1 March 2013. J. 2013 31 1 62-69. doi 10. 11755 /j. issn. 1006-7639 2013-01 - 0062 211101 2000 ~ 2010 3 h 2. 5 2. 5 NCEP 2 5 ~ 7 02 11 05 ~ 08 2 ~ 8