第5期合

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禾汉孝松
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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 两类 El Niño 事件对 Hadley 环流及中国气候的影响分析李艳, 马百胜, 王琪, 路瑶, 王嘉禾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 : 利用年的 NCEP/NCAR 再分析资料, 分析了两类 El Niño 事件对 Hadley 环流及中国地区降水和气温的影响. 结果表明, 无论在冷季还是暖季, El Niño 事件使得 Hadley 环流增强但并未改变 Hadley 环流中上升支及下沉支的位置 ; 在暖季 El Niño Modoki 事件使得 Hadley 环流的上升支和下沉支均发生北移, 在冷季则没有这种特征. El Niño 对 Hadley 环流的影响较 El Niño Modoki 要大, 是由两类 El Niño 事件下海温异常分布型的不同造成的. El Niño 事件下中国南方易出现低温洪涝, 北方易发生高温干旱, 东北易出现冷夏, 且易导致暖冬现象. 当发生 El Niño Modoki 事件时, 在冷季, 中国地区气温分布表现为北部和东部地区偏低, 西部及西南部地区较高 ; 在暖季, 中国东北地区表现为较强的增温现象, 长江以南地区的降水较气候平均态偏少. 选择两类 El Niño 事件对 Hadley 环流影响最大的个例, 发现中国气温降水的异常特征与两类 El Niño 事件影响中国气候变化的统计规律基本相符, 表明两类 El Niño 事件对中国气候影响的不同, 很大程度上是由于其对 Hadley 环流的影响不同造成的, 其他环流系统的作用使得最终影响更为复杂. 关键词 :El Niño 事件 ; El Niño Modoki 事件 ; Hadley 环流 ; 中国气候中图分类号 :P461 文献标识码 :A 文章编号 : (2017) DOI: /j.issn Impacts of two types of El Niño events on the Hadley circulation and climate of China Li Yan, Ma Bai-sheng, Wang Qi, Lu Yao, Wang Jia-he Key Laboratory for Semi-arid Climate Changes with the Ministry of Education, College of Atmospheric Sciences, Lanzhou University, Lanzhou , China Abstract: With NCEP/NCAR reanalysis findings, the impacts of two types of El Niño events on the Hadley circulation and the climate in China were analyzed, the results showing that either in the cold or warm season during El Niño events, Hadley circulation was strengthened with the unconverted position of its rising and sinking branches. In the warm season of El Niño Modoki year, rising and sinking branches of Hadley circulation both move northward. This character was not depicted in the cold season of El Niño Modoki year. The influence of El Niño on Hadley circulation was bigger than that of El Niño Modoki, which was caused by a different sea surface temperature (SST) distribution during the two types of El Niño events. In an El Niño year, low temperature and floods appeared more easily in southern China and high temperature and drought more easily in northern China. The northeast areas of 收稿日期 : 修回日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( , ) 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 : 两类 El Niño 事件对 Hadley 环流及中国气候的影响分析 637 China underwent a cool summer. The temperature in winter in China would be higher. In an El Niño Modoki year, the temperature distribution in the cold season showed a law of being lower in the north and east area and higher in the southwest area. The region to the south of Yangtze River experienced less precipitation. The typical examples indicating that the two types of El Niño events had the biggest influence on the Hadley circulation were picked out to analyze the reasons behind the different influences of the two types of El Niño on China climate and the results showed that the anomaly of temperature and precipitation during these typical events was basically consistent with the influence climatology of the two types of El Niño events in Chinese climate, indicating that the Hadley circulation was an important element among a number of factors through which the anomaly of SST in the equatorial Pacific influenced the climate in China. There were other contributing factors too, making it not easy to figure out the mechanism of the SST influence in Chinese climate. Key words: El Niño event; El Niño Modoki event; Hadley circulation; Chinese climate Hadley 环流圈 ( 也称信风环流圈 ), 是一种直接的热力环流圈, 是大气环流的重要组成部分. 赤道的暖湿空气受热辐合上升, 到达对流层后向高纬度运动, 受地转偏向力的影响, 在南北纬 30 附近的副热带地区下沉分为两支, 其中一支由地表向赤道移动, 在低纬度地区形成闭合环流, 即 Hadley 环流圈 [1]. Hadley 环流是联系赤道低纬度地区和副热带地区的重要纽带, 在大气环流的调整及全球能量的平衡和角动量的平衡方面发挥着重要的作用, 是地球上最大最重要的大气环流系统, 其强度和范围的变化对全球气候有至关重要的影响 [2]. 影响 Hadley 环流强度和位置的因素有很多. 由于 Hadley 环流圈是典型的热力环流, 其变化与大气下垫面的加热有着紧密的联系, 而 ENSO (El Niño-southern oscillation) 是热带海洋年际变率最显著的信号, 所以 ENSO 事件是影响 Hadley 环流最重要的因素之一 [3]. El Niño 是热带海洋海温异常变化的现象, 也是海气耦合作用的强烈表现, 其通过海气相互作用, 将热带地区海洋的异常变化传递到热带其他区域及中高纬度地区, 对全球范围诸多区域的降水气温有重要的影响 [4]. El Niño 事件是造成 Hadley 环流年际变化的显著信号 [5], 四季的 Hadley 环流年际变化都与 El Niño 事件密切相关, 并且春秋冬季 Hadley 环流增强的年份对应 Niño-3 区海温负位相, 而 Hadley 环流减弱年份对应 Niño-3 区海温正位相, 夏季则相反. 随着 20 世纪 70 年代气候的跃迁, 许多海温异 [6] 常事件表现出了不同以往的特点. Ashok 等通过对年热带太平洋表面的温度异常进行经验正交分解分析, 提出一种新的赤道太平洋海温异常模态, 与 El Niño 相比, 其特征是赤道中太平洋表面温度为显著正异常, 而东西太平洋表面温度则为海温负异常. 为了和 El Niño 事件相区分, 称之为 El Niño Modoki 事件. El Niño Modoki 事件对大气环流和全球气候变化也有重要影响, 但与传统的 El Niño 事件相比, 其影响有较大不 [7] 同, 对于 Hadley 环流的影响也是如此. Feng 等研究了两类 El Niño 事件对春季 Hadley 环流的影响, 当 El Niño 事件发生时, Hadley 环流表现为一种关于赤道对称的经向环流结构, 在赤道附近上升, 在 15 N 及 20 S 附近下降 ; 当 El Niño Modoki 事件发生时, Hadley 环流则表现为关于赤道的不对称结构, 在 10 N 附近上升, 在 10 S 及 20 N 附近下降, 这与两类事件所对应的不同海温经向结构有关. 海表面温度 (sea surface temperature, SST) 的异常变化会引起大气环流的异常, 进而对全球气温降水等气候要素的变化产生重要影响. 关于两类 El Niño 事件对中国地区气候的影响已有许 [8] 多研究, 龚道溢等通过研究 El Niño 事件对中国四季降水的影响, 指出近百年来, 每遇 El Niño 年中国东部北方地区夏秋和冬季降水及年降水都偏少, 江南地区秋季降水显著增加, 东南地区冬 [9] 季降水也显著增多. 张键研究了 El Niño 事件对中国气候的影响, 指出 El Niño 事件发生期间中国东部北方地区夏季和秋季的气温比常年偏高, 降水比常年偏少, 南方地区秋季气温比常年偏高, 降 [10] 水比常年偏多. 袁良等研究了两类 El Niño 事件对华南地区冬季降水的不同影响, 表明在 El Niño 年冬季, 华南地区降水偏多 ; 而在 El Niño [11] Modoki 年冬季, 华南地区降水偏少. 张圆圆等发现 El Niño Modoki 事件与春秋季中国西北地区 [12] 极端低温现象有显著关联. 王苏瑶等研究了秋季 El Niño Modoki 与冬季中国降水气温的关系, 指出当秋季发生 El Niño Modoki 事件时, 冬季江淮流域降水偏多, 中国东南部降水偏少, 同时 [13] 中国地区的气温也出现异常. Feng 等讨论了两

3 638 类 El Niño 事件在发展期对中国降水的影响, 指出中部型事件的显著影响主要在发展期夏季的南方地区, 而东部型的显著影响则在发展期的秋季. 两类 El Niño 事件对 Hadley 环流的影响有很大不同. 本研究利用年的 NCEP(national centers for environmental prediction)/ncar(national centers for atmospheric research) 再分析资料, 研究了两类 El Niño 事件下 Hadley 环流结构的差异和其对中国地区气温和降水的影响, 对更好的认识 SST 异常对大气环流和天气气候的影响, 以及对天气气候预测的影响均有重要意义. 1 数据和方法 1.1 数据选用资料为 NCEP/NCAR 提供的 1979 年 1 月年 12 月的再分析资料, 包括月平均 SST 垂直速度场月平均降水量月平均温度, 水平分辨率均为方法为了得到年发生 El Niño 事件及 El Niño Modoki 事件的年份, 利用 SST 的月平均数据, 根据 Niño-3 指数及 El Niño Modoki index(emi) 指数的计算式, 计算出两种事件发生的年份. 若某年某季的 Niño-3 指数标准化数值 1, 则称该年该季发生了 El Niño 事件 ; 若某年某季的 Niño-3 指数标准化数值 -1, 则称该年该季发生了 La Niña 事件, 同理利用 EMI 得到 El Niño Modoki 年. EMI 定义为 : EMI=[SSTA] C-0.5([SSTA] E+[SSTA] W), 其中, [SSTA] 为 SST 距平值, 下标为区域编号, C 区域为 (10 S~10 N, 165 E~140 W), E 区域为 (15 S~ 5 N, 110 W~70 W), W 区域为 (10 S~20 N, 125 E~ 145 E). 将一年分为暖季 (5-10 月 ) 和冷季 (11-4 月 ), 用上述标准分别挑出年暖季和冷季的 El Niño 年 La Niña 年及 El Niño Modoki 年 La Niña Modoki 年, 见表 1. 2 两类 El Niño 事件对于 Hadley 环流的影响 2.1 冷暖季两类事件下的 Hadley 环流的特征 [6] Ashok 等曾指出当发生 El Niño Modoki 事件时, 赤道中太平洋 SST 异常表现为持续增暖, 而东西太平洋 SST 异常表现为持续变冷, 这与典型 El Niño 事件发生时赤道太平洋海温的分布是不同的. 两类事件下海温的异常特征如图 1 所示. 图 1 显示, 在冷暖季 El Niño 事件发生时, 相对于 La Niña 年, 赤道东太平洋均出现 SST 正距平, 赤道西太平洋均出现 SST 负距平, 这与典型 El Niño 年的海温分布是一致的. 当冷暖季 El Niño Modoki 事件发生时, 相对于 La Niña Modoki 年, 赤道中太平洋出现明显的 SST 正距平, 赤道东西太 [6] 平洋出现 SST 负距平, 这与 Ashok 等提出的 El Niño Modoki 年时的 SST 分布相一致. 从发生两类 El Niño 事件时的 SST 正距平的数值可以看出, 在冷暖季发生 El Niño 事件时的 SST 正距平值要比发生 El Niño Modoki 事件时的正距平值大, 表明发生 El Niño 事件时的海温异常信号要比 El Niño Modoki 事件发生时强. 已有研究大部分着重于两类 El Niño 事件发生时赤道太平洋地区海温的纬向变化, 而对海温经向结构差异的研究较少. 本研究将两类 El Niño 事件下的海温异常作纬向平均, 分析了海温的经向结构 ( 图 2). 兰州大学学报 : 自然科学版, 2017, 53(5) 表 1 冷暖季 El Niño 年 La Niña 年及 El Niño Modoki 年 La Niña Modoki 年 Table 1 The warm and cold years for El Niño (El Niño Modoki) and La Niña (La Niña Modoki) 事件 El Niño La Niña El Niño/La Niña 暖季冷季 El Niño/La Niña Modoki 暖季冷季由纬向平均的暖年相对于冷年的 SST 差异在热带地区的分布可以看出, 当 El Niño 事件发生时, 纬向平均的 SST 差异在冷暖季均表现为关于赤道的对称结构, 且最大值出现在赤道, 而当 El Niño Modoki 事件发生时, 纬向平均的 SST 差异在冷暖季的分布表现出了较大的不同, 其中暖季表现为关于赤道的非对称结构, 且北半球 SST 差异较南半球基本为正, 南半球 SST 差异随着纬度升

4 李艳等两类 El Niño 事件对 Hadley 环流及中国气候的影响分析 639 图 1 El Niño/El Niño Modoki 年相对于 La Niña/La Niña Modoki 年 SST 异常分布 Fig. 1 The distribution of SST anomaly between El Niño (Modoki) and La Niña (Modoki) a 暖季 El Niño 年相对于 La Niña 年 b 暖季 El Niño Modoki 年相对于 La Niña Modoki 年 c 冷季 El Niño 年相对于 La Niña 年 d 冷季 El Niño Modoki 年相对于 La Niña Modoki 年图 2 El Niño/El Niño Modoki 年相对于 La Niña/La Niña Modoki 年纬向平均的 SST 异常分布 Fig. 2 The distribution of zonal-mean SST anomaly between El Niño (Modoki) and La Niña (Modoki) 高而迅速减小变为负值, 北半球 SST 差异则减小赤道两侧有下沉运动, 整个环流表现为关于赤道的较为缓慢; 在冷季则表现为关于赤道的对称结构, 对称结构. 当发生 El Niño Modoki 事件时, 在暖年最大值出现在赤道. 相对于冷年, 15 N 附近有上升运动, 而在 10 S 及由于两类 El Niño 事件发生时 SST 的空间分 35 N 附近有下沉运动, 所以暖季的环流表现为关于布及变化幅度有很大差异, 发生 El Niño Modoki 赤道的非对称结构, 且环流向北偏移. 在冷季, 上升事件时 Hadley 环流的结构与发生典型 El Niño 事运动位于赤道附近, 下沉运动位于 20 S 和 15 N 附件时的结构应有不同, 尤其是在暖季. 而在冷季, 近, 所以冷季的环流表现为关于赤道的对称结构. 两类 El Niño 事件下纬向平均的 SST 差异的分布由图 3 还可以看出, El Niño 事件对垂直速度场的相差不大, 因此对 Hadley 环流结构的影响应基本影响在冷暖季都比 El Niño Modoki 事件的影响一致. 图 3 为两类 El Niño 事件相对于两类 La Niña 剧烈, 所以El Niño事件对Hadley环流的影响更强. 事件的垂直速度场差异在冷暖季随高度和纬度的分布情况. 由于两类 El Niño 事件发生时 SST 的空间分布及变化幅度有很大差异, 进而对热带地区的图 3 表明, 当发生 El Niño 事件时, 相对于冷 Hadley 环流产生重要影响. 通过对两类 El Niño 事年, 在暖年赤道附近有上升运动, 而在南北半球的件下暖年相对于冷年的垂直速度场分析可见, 暖

5 兰州大学学报: 自然科学版, 2017, 53(5) 640 图 3 冷暖季两类 El Niño 事件相对于两类 La Niña 事件的垂直速度场差异剖面 Fig. 3 The omega anomaly profile of El Niño/El Niño Modoki in the cold/warm season 季由于发生 El Niño Modoki 事件时暖年相对于冷支及下沉支的位置. 年的 SST 分布表现为关于赤道的不对称结构, 使在暖季, EMI 与垂直速度的相关分布和 Niño- 得垂直速度场的分布与发生 El Niño 事件时的分 3 指数与垂直速度的相关分布有较大差异, EMI 与布相比发生北移, 进而影响到 Hadley 环流的北移; 15 N 附近的垂直速度呈负相关, 与 10 S 及 30 N 附冷季由于发生两类 El Niño 事件时暖年相对于冷近的垂直速度呈正相关, 表明 EMI 越大, 在 15 N 的年的 SST 分布基本一致, 使得两类 El Niño 事件上升运动越强, 而在 10 S 及 30 N 的下沉运动越强, 下垂直速度场的分布也大致相同, 故在两类 El 在暖季 El Niño Modoki 事件使得 Hadley 环流的上 Niño 事件下 Hadley 环流的结构基本一致. 升支和下沉支均北移. 在冷季, EMI 与垂直速度的 2.2 两类El Niño事件与Hadley环流的相关性分析相关分布和 Niño-3 指数与垂直速度的相关分布相似, 均在 Hadley 环流的上升支和垂直速度呈负相在暖季, 由于发生 El Niño Modoki 事件时海关, 在 Hadley 环流的下沉支和垂直速度呈正相关, 温的距平分布与发生典型 El Niño 事件时的分布在冷季 El Niño Modoki 事件并未使 Hadley 环流不同, 导致两类 El Niño 事件下的 Hadley 环流结构发生北移, 这也验证了图 3 的结论. 从图 4 还可以不同, 说明两类 El Niño 事件的发生对 Hadley 环流看出, Niño-3 指数与垂直速度的相关性较 EMI 与垂产生了重要影响, 为了更直接地表现这种影响, 将直速度的相关性强, 表明 El Niño 对 Hadley 环流的垂直速度场与 Niño-3 指数及 EMI 做相关分析及显影响较 El Niño Modoki 对 Hadley 环流的影响大, 该著性检验, 结果如图 4 所示. 图 4 表明在冷暖季, 结果与Feng等[7]的研究结果基本一致. Niño-3 指数和垂直速度场中的上升运动呈负相 3 两类 El Niño 事件对中国气候的影响关, 即 Niño-3 指数越大, 垂直速度场中的上升运动就越强; Niño-3 指数和垂直速度场中的下沉运动呈正相关, 即 Niño-3 指数越大, 垂直速度场中的下沉运动越强. 由于 Niño-3 指数反映了 El Niño 事件的变化情况, 而垂直速度的大小和位置反映了 Hadley 环流的强弱和结构, 所以 El Niño 事件会使 Hadley 环流增强, 但并未改变 Hadley 环流中上升将年所有发生 El Niño 及 El Niño Modoki 事件的年份选出, 进行合成分析, 研究两类 El Niño 事件在冷暖季对中国地区降水气温的影响. 3.1 对降水的影响图 5 为两类 El Niño 事件发生时, 中国降水相

6 李艳等两类 El Niño 事件对 Hadley 环流及中国气候的影响分析 641 彩色部分表示通过 0.01 的显著性检验图 4 纬向平均的垂直速度场和 Niño-3 指数及 EMI 的相关分布 Fig. 4 Correlation pattern between omega field and Niño-3 index/emi 图 5 两类 El Niño 事件下中国降水的距平 Fig. 5 The precipitation anomaly in China when two types of El Niño events occurred 对于气候平均的距平图. 从图 5 可以看出, 在暖季, 而在北方大部分地区则呈现负异常; 在冷季, 发生发生 El Niño 事件时中国南方地区降水为正异常, El Niño 事件时中国降水的增幅中心仍在华南华

7 兰州大学学报: 自然科学版, 2017, 53(5) 642 东等长江以南地区, 表现出发生 El Niño 事件时, 中生 El Niño Modoki 事件时, 较 El Niño 事件中国地国地区的降水呈现南方偏多, 北方偏少的规律, 即区的降水总量偏少, 且江南地区出现干旱现象, 西通常所说的南涝北旱. 该结果与龚道溢等指出北地区降水稍有增加. 的每遇 El Niño 年中国东部北方地区夏秋和冬季 3.2 [8] 降水及年降水都偏少, 江南地区秋季降水显著增加, 东南地区冬季降水显著增多的规律基本吻合. 关于 El Niño 事件对中国地区降水的规律, 现有研究已经得到较全面的结论, 而 El Niño Modoki 事件在近几年才有学者提出, 关于其对中国地区降水影响的研究较少. 本研究根据近 30 年发生 El Niño Modoki 事件时中国地区降水的变化, 得到大致的统计规律: 在暖季, 发生 El Niño Modoki 事件对气温的影响由图 6 可见, 在暖季, 当发生 El Niño 事件时, 中国华北和西北地区气温较气候平均态偏高, 长江以南及东北地区气温则偏低; 在冷季, 当发生 El Niño 事件时, 中国东北地区气温较平均态偏高. 表明当发生 El Niño 事件时, 北方地区易出现高温天气, 南方地区则易发生低温现象, 且东北地区更容易出现冷夏. 此外, 当发生 El Niño 事件时, 中国东北地区易出现暖冬. 时中国长江以南地区降水偏少, 而北方地区降水在暖季, 当发生 El Niño Modoki 事件时, 中国较平均态稍有增加, 但内蒙古黑龙江降水偏少; 东北地区气温较气候平均态偏高; 在冷季, 当发生在冷季, 发生 El Niño Modoki 事件时中国长江以 El Niño Modoki 事件时, 中国东北华北等大范围南地区降水依然偏少, 而在北方地区除西北地区地区出现降温现象, 而西南及华南地区气温则较平降水稍有增加外, 华北东北等地区降水普遍偏均态偏高. 王苏瑶等 [12] 指出, 当秋季发生 El Niño 少, 这与王苏瑶等 [14] 指出的当秋季发生 El Niño Modoki 事件时, 12 月份中国西北华南气温升高, Modoki 事件时, 冬季中国东南部降水偏少的特征东北和江西南部气温降低; 1 月, 青藏高原附近气温基本吻合. 升高, 中国北部华中及华南部分地区气温降低; 2 发生 El Niño 事件时, 在冷暖季中国地区降月, 青藏高原附近气温升高, 中国西北华中以及江水均以江南地区偏多而北方地区偏少为特征; 发南气温降低. 本研究结果基本符合文献[13]的规律. 图 6 两类 El Niño 事件下中国气温的距平 Fig. 6 The temperature anomaly in China when two types of El Niño events occurring

8 李艳等两类 El Niño 事件对 Hadley 环流及中国气候的影响分析 643 El Niño 事件对中国降水气温的影响与 El 现较大降水, 导致了长江嫩江松花江等地区的 Niño Modoki 事件相比有显著不同, 主要是由于两特大洪水. 有研究表明[15], El Niño 事件出现的次年, 类事件发生时赤道太平洋地区海温分布的不同, 夏季多出现南北两条多雨带, 一条位于长江及其以通过海气耦合作用使得大尺度环流系统如 Hadley 南地区, 另一条位于北方地区. 图 7 中 El Niño 事件环流及其他系统发生改变, 进而影响中国地区的下的中国降水距平分布基本符合这一统计规律. 气候. 为研究两类 El Niño 事件影响中国气候的过在 2004 年发生 El Niño Modoki 事件时, 中国程中 Hadley 环流的改变所起的作用, 以下利用个大部分地区尤其是江南地区出现干旱少雨的现例分析来说明. 象. 在 El Niño Modoki 事件的次年, 江南地区仍然个例分析干旱, 而西北东北地区降水较气候平均态偏多, 经过对年所有发生 El Niño 和 El 与发生 El Niño Modoki 事件时中国东南部地区降 3.3 Niño Modoki 事件的年份进行分析, 分别找出了两水偏少的统计规律基本相符. 类事件对 Hadley 环流影响最强烈的年份, 其中对中国地区气温的影响 1997 年 El Niño 事件对 Hadley 环流影响最强; 2004 图 8 为两类 El Niño 事件个例下中国地区的气年 El Niño Modoki 事件对 Hadley 环流影响最强. 温与气候平均态的距平分布年暖季发生 El 对中国地区降水的影响 Niño 事件时, 中国西北华北大部及东北中南部图 7 为两类 El Niño 事件个例下中国地区的降地区的气温较气候平均态偏高, 而东北地区西部水与气候平均态的距平分布年发生 El 及东北北部气温偏低; 长江以南地区气温较平均 Niño 事件时, 中国华南地区降水量偏多, 而长江以态偏低年冷季, 在中国东北西北地区出现北地区则出现大面积干旱现象. 在发生 El Niño 事较强的暖中心区, 除西藏地区气温偏低外, 中国大件的次年, 中国大部分地区降水均较气候平均态偏部分地区的气温均较平均态偏高. 对比 El Niño 年多, 尤其在长江中下游地区及东北地区出现降水中国气温的异常特征可知, 1997 年的 El Niño 事件的高值中心, 甚至在 1998 年的冷季, 江南地区仍出很好地符合了 El Niño 事件对中国地区气温影响图 7 两类 El Niño 事件个例下的中国地区降水距平 Fig. 7 The precipitation anomaly in China of two types of El Niño events typical example

9 兰州大学学报: 自然科学版, 2017, 53(5) 644 的统计规律. 中国温度和降水的统计特征基本一致, 表明在两类 2004 年暖季发生 El Niño Modoki 事件时, 中 El Niño事件影响中国气候的过程中, 海温异常通过国东北地区气温较气候平均态偏高, 西南地区则海气耦合对 Hadley 环流施加了影响, 这种影响在温偏低; 2004 年冷季, 中国东北华北等大部分地区度和降水的异常特征上表现出非常重要的作用. 赤气温较平均态偏低, 而新疆和西南大部分地区气道太平洋的海温异常, 除了会影响 Hadley 环流, 还温偏高, 也与 El Niño Modoki 对中国气温的影响会通过西太平洋副热带高压[16] 南亚高压[17]和阻塞的统计规律相符. 高压[18]等大尺度天气系统对于中国天气气候产生影温度和降水在两类El Niño 对Hadley环流影响最强的年份表现出的特征都与两类 El Niño 事件下响, 因此两类 El Niño 事件对中国天气气候的影响机理非常复杂, 有待于进一步研究. 图 8 两类 El Niño 事件个例下的中国地区气温距平 Fig. 8 The temperature anomaly in China of two types of El Niño events typical example 4 结论与讨论当发生 El Niño 事件时, 在冷暖季赤道附近均为大气上升运动, 而在南北半球的赤道两侧则发生 El Niño 事件时, 在冷暖季中东太平洋有大气下沉运动, 整个环流异常表现为一种关于赤道区域均呈现出 SST 的持续正距平, 赤道西太赤道的对称结构; 当发生 El Niño Modoki 事件时, 平洋则为 SST 的持续负距平, 且纬向平均的 SST 距平在冷暖季均表现为关于赤道的对称结构, 最大值出现在赤道; 发生 El Niño Modoki 事件时, 赤道中太平洋出现明显的 SST 正距平, 赤道东西太平洋则出现 SST 负距平, 且纬向平均的在暖季的环流异常表现为一种关于赤道的非对称结构, 且环流向北偏移; 冷季的环流异常表现为一种关于赤道的对称结构. El Niño 事件对于 Hadley 环流的影响较 El Niño Modoki 事件更大. SST 距平在暖季表现为关于赤道的非对称结构, El Niño 事件影响下的中国地区降水偏多, 且在冷季则表现为关于赤道的对称结构, 最大值出有南涝北旱的规律, 中国南方易出现低温, 北方易现在赤道. El Niño 事件下海温增幅比 El Niño Mo- 发生高温, 东北易出现冷夏, 且易导致暖冬现象. doki 事件下更大. El Niño Modoki 事件影响下的中国降水明显偏少,

10 李艳, 等 : 两类 El Niño 事件对 Hadley 环流及中国气候的影响分析 645 并呈现出长江以南地区干旱少雨的现象, 在冷季中国地区气温分布表现为北部和东部地区偏低, 而西部及西南部地区较高, 在暖季中国东北地区表现为较强的增温现象. 通过研究两类 El Niño 事件对 Hadley 环流影响最大的个例发现, 温度和降水表现出的异常特征与两类 El Niño 事件对中国气候影响的统计规律基本一致, 表明两类 El Niño 事件对中国气候影响的不同与其对 Hadley 环流影响的不同有关, 但其中还有其他环流系统的作用, 使得两类 El Niño 事件对中国天气气候的影响机理更为复杂. ENSO [19-20] 事件与东亚气候的联系是不稳定的, 故在 SST 异常影响中国天气气候的过程中, 对主要环流系统的影响及其对中国气候影响的稳定性, 需要进一步的研究. 参考文献 [1] 朱乾根, 林锦瑞, 寿绍文. 天气学原理和方法 [M]. 北京 : 气象出版社, 2000: [2] 张俊年 Hadley 环流强度指数特征及其与气候变化的关系 [D]. 南京 : 南京信息工程大学大气科学学院, 2006: [3] 陶利军, 胡永云. 年际尺度上 ENSO 对 Hadley 环流边界的影响 [C]// 第 28 届中国气象学会年会 S17 论文集, 北京 : 气象出版社, 2011: [4] Feng Juan, Li Jian-ping. Influence of El Niño Modoki on spring rainfall over south China[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 2011, 116(D13): [5] 冀建树. 西太暖池区 Hadley 环流的年际变化特征及其与海温的关系 [D]. 青岛 : 中国海洋大学海洋与大气学院, 2013: [6] Ashok K, Behera S, Rao S, et al. El Niño Modoki and its possible teleconnection[j]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 2007, 112(C11): [7] Feng Juan, Li Jian-ping. Contrasting impacts of two types of El Niño on the boreal spring Hadley circulation[j]. Journal of Climate, 2013, 26(13): [8] 龚道溢, 王绍武. ENSO 对中国四季降水的影响 [J]. 自然灾害学报, 1998, 7(4): [9] 张键. ENSO 事件对中国气候的影响研究 [D]. 北京 : 首都师范大学资源环境与旅游学院, 2001: [10] 袁良, 何金海. 两类 ENSO 对我国华南地区冬季降水的不同影响 [J]. 干旱气象, 2013, 31(1): [11] 张圆圆, 李艳, 付培建, 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): [12] 王苏瑶, 李忠贤. 秋季 ENSO Modoki 与冬季中国降水气温的关系 [C]// 第 28 届中国气象学会年会 S5 论文集 [C]. 北京 : 气象出版社, 2011: [13] Feng Juan, Li Jian- ping, Zheng- Fei, et al. Contrasting impacts of developing phases of two types of El Niño on Southern China rainfall[j]. Journal of the Meteorological Society of Japan, 2016, 94(4): [14] 王苏瑶, 李忠贤, 王大钧, 等. 秋季热带中太平洋 SST 异常型与冬季中国降水和气温的关系 [J]. 气象科学, 2012, 32(6): [15] 刘永强, 丁一汇. ENSO 事件对我国天气气候的影响 [J]. 应用气象学报, 1992, 3(4): [16] 蔡学湛, 温珍治, 吴滨. 西太平洋副高与 ENSO 的关系及其对福建雨季降水分布的影响 [J]. 热带气象学报, 2003, 19(1): [17] 彭丽霞, 孙照渤, 倪东鸿, 等. 夏季南亚高压年际变化及其与 ENSO 的关系 [J]. 大气科学, 2009, 33(4): [18] 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): [19] Wang Hui-jun. The instability of the East Asian summer monsoon- ENSO relations[j]. Advances in Atmospheric Sciences, 2002, 19(1): [20] 姜大膀, 王会军, Helge D, 等. 耦合模式长期积分中东亚夏季风与 ENSO 联系的不稳定性 [J]. 地球物理学报, 2004, 47(6): ( 责任编辑 : 张勇 )

南京气象学院学报第卷

南京气象学院学报第卷 Ò Ò 潘敖大孙照渤在对长江中下游夏季降水进行分型的基础上分析了长江流域南北两支雨带与春季太平洋海温的相关关系并采用大气环流模式对前期海温进行了敏感性试验结果表明赤道东太平洋区域的海温异常对两支雨带夏季降水有重要影响海温正异常时南支雨带旱北支雨带不明显海温负异常时南支雨带涝北支雨带旱前期赤道东太平洋海温强迫可以在北半球对流层激发出遥相关波列并影响长江流域南北两支雨带的旱涝分布