ENSO和东亚冬季风对东亚冬季气候的影响研究

摘要

本论文利用多种观测数据和海-气耦合模式的季节预报输出数据，以及一个线性斜压大气模式，通过资料诊断分析以及设计数值试验进行数值模拟等方法，研究了厄尔尼诺-南方涛动(El Ni(n)o-South Oscillation，ENSO)和东亚冬季风（East Asian winter monsoon,EAWM）对东亚冬季气候的影响。论文取得的主要研究结果如下:
　　1)根据中国东南部冬季降水的时间突变特征，将数据分为三段:1969-1987年(P1)，1988-1997年(P2)和1998-2014年(P3)。研究结果表明，在三个阶段，与EAWM和ENSO相联系的中国冬季降水异常都较为相似，对应于偏弱的EAWM和El Ni(n)o事件，降水正异常中心从P1到P3阶段逐渐向北移动，降水正异常中心在P1阶段位于华南地区，P2阶段向北移动到江南地区，而P3阶段进一步北移至长江中下游地区。进一步的偏回归分析结果表明，去掉ENSO的影响后，EAWM仅能在P1阶段显著地影响南方地区冬季降水;而去掉EAWM的影响后，在P1和P2阶段，ENSO与江淮和黄淮地区的冬季降水具有显著的负相关性，在P3阶段，ENSO与华南冬季降水呈显著正相关。
　　2)本论文研究了不同强度的ENSO事件对东亚冬季气候的影响。根据ENSO事件的强度将其分为四类，其中中强LaNi(n)a事件对东亚地区冬季地面气温(surface air temperature，SAT)的影响最为显著。在中强La Ni(n)a年冬季，中高纬欧亚大陆上为一显著的异常高压所控制，其东南侧异常的强劲东北风将来自高纬地区的寒冷空气向南输送至副热带地区，从而造成东亚大部分地区以及邻近海域的SAT显著降低。个例分析的结果表明，中强LaNi(n)a事件对东亚中高纬地区的影响是独立于EAWM的。进一步，利用线性斜压大气模式进行理想性数值试验，试验的结果表明，赤道中太平洋“窄带”状的海温(sea surface temperature，SST)负异常以及其北侧20°N附近的西北太平洋“窄带”状的SST正异常有利于大气在北太平洋产生一个异常的低压响应。此低压西侧的异常偏北风有利于东亚地区的异常偏冷。
　　3)本论文研究了中强ENSO事件对东亚冬季SAT的影响受太平洋年代际涛动(Pacific Decadal Oscillation，PDO)的影响。研究结果表明，中强La Ni(n)a事件对东亚冬季SAT的影响在PDO的暖位相下得以加强。在PDO暖位相下的中强LaNi(n)a年冬季，PDO暖位相的气候背景以及赤道中太平洋“窄带”状SST负异常和副热带西太平洋“窄带”状SST正异常的SST分布有利于在中纬度北太平洋地区激发一个异常的低压，其西侧的异常偏北风使得东亚地区的SAT显著降低。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 东亚地区冬季气候的时空交化特征

1．2．2 EAWM的研究现状

1．2．3 ENSO的研究现状

1．2．4 ENSO和EAWM之间的相互作用

1．3 本论文主要研究内容

1．4 本论文主要创新点

2 数据、方法和模式介绍

2．1 数据说明

2．1．1 观测资料

2．1．2 模式资料

2．1．3 指数定义

2．2 方法介绍

2．3 模式说明

3 ENSO和EAWM与中国冬季降水之间关系的年代际变化

3．1 中国冬季降水的基本特征以及与之相关的大气环流和海温

3．2 ENSO和EAWM与中国东南部冬季降水之间关系在80年代中后期的变异

3．2．1 中国东南部冬季降水的气候变异

3．2．2 EAWM和ENSO与中国冬季降水之间关系的年代际变化

3．3 ENSO和EAWM与中国东南部冬季降水之间关系在20世纪末的变异

3．3．1 中国东南部冬季降水的气候变异

3．3．2 EAWM与中国东南部冬季降水之间关系的年代际变化

3．3．3 ENSO与中国东南部冬季降水之间关系的年代际变化

3．4 本章小结

4 不同强度的ENSO事件对东亚地区冬季气候的影响

4．1 不同强度的ENSO事件对东亚冬季气候影响的差异

4．1．1 不同强度的ENSO事件的基本特征

4．1．2 不同强度的ENSO事件对东亚冬季SAT影响的差异

4．2 不同强度的ENSO事件对东亚冬季气候影响的非对称性

4．2．1 不同强度的ENSO事件的基本特征

4．2．2 不同强度的ENSO事件对海洋性大陆地区冬季降水的影响

4．2．3 不同强度的ENSO事件对东亚冬季气温的影响

4．3 中强La Ni(n)a事件影响东亚冬季SAT的可能机制

4．3．1 中强La Ni(n)a事件的个例分析

4．3．2 数值试验模拟

4．4 本章小结

5 PDO对ENSO与东亚冬季气候之间关系的调节作用

5．1 PDO对东亚地区冬季气候的影响

5．2 不同PDO位相下，强ENSO事件对东亚冬季气候影响的差异

5．2．1 不同PDO位相下，强ENSO事件对海洋性大陆地区冬季降水影响的差异

5．2．2 不同PDO位相下，强ENSO事件对东亚地区冬季SAT影响的差异

5．3 不同PDO位相下，中强ENSO事件对东亚冬季气候影响的差异

5．3．1 不同PDO位相下，中强ENSO事件对海洋性大陆地区冬季降水影响的差异

5．3．2 不同PDO位相下，中强ENSO事件对东亚地区冬季SAT影响的差异

5．4 本章小结

6 全文总结与讨论

6．1 主要研究结论

6．2 存在的问题和下一步研究展望

参考文献

作者简介