1、第四章第四章 海气相互作用海气相互作用4.1 ENSO4.1 ENSO事件与长期天气预报事件与长期天气预报4.2 4.2 印度洋海温变化对气候的影响印度洋海温变化对气候的影响4.1 ENSO4.1 ENSO事件与长期天气预报事件与长期天气预报ENSOENSO事件是一种在事件是一种在年际尺度年际尺度上的热带太平洋上的热带太平洋大尺度海大尺度海气相互作用气相互作用的现象，主要体现为热带太平洋和大气环的现象，主要体现为热带太平洋和大气环流的年际气候异常流的年际气候异常,并可以影响全球气候环境的变化。并可以影响全球气候环境的变化。uENSOENSOEl NinoEl NinoSouthern Osci
2、llationSouthern Oscillation指发生在厄瓜多尔南部和秘鲁北部沿岸海面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。温度异常升高的现象。1 1、El NinoEl Nino当东赤道太平洋当东赤道太平洋SST持续出现较大的正距平持续出现较大的正距平时，称为发生了时，称为发生了El Nino事件。事件。定义：定义：现象：现象：厄尔尼诺厄尔尼诺指标：指标：美国国家环境预测中心：用四个区的平均海温反映美国国家环境预测中心：用四个区的平均海温反映El Nino8080W W5 5N N5 5S S评判标准在国际上还存在一定差别。评判标准在国际上还存在一定差别。目前美国以
3、目前美国以NINO 3.4区海表温区海表温度距平的度距平的3个月滑动平均值连续个月滑动平均值连续5次次0.5（-0.5）定义为一）定义为一次厄尔尼诺（拉尼娜）事件。次厄尔尼诺（拉尼娜）事件。美国气候分析中心：美国气候分析中心：Nino4区区Nino3区区Nino2区区Nino1区区0160E180W150W120W90W05S10S 区域平均海温持续区域平均海温持续12个月以上为正距平，且海温正距平的个月以上为正距平，且海温正距平的峰值达到峰值达到1 或连续或连续3个月区域平均海温正距平超过个月区域平均海温正距平超过1，即，即可视为一次厄尔尼诺发生可视为一次厄尔尼诺发生.国际上通常使用的国际上
4、通常使用的:将将NINO3区海表温度距平指数至少连续区海表温度距平指数至少连续6个月个月0.5（-0.5）定义为一次厄尔尼诺（拉尼娜）定义为一次厄尔尼诺（拉尼娜）事件。事件。东赤道太平洋东赤道太平洋SST：在：在010S，18090W区域区域的平均海表水温。的平均海表水温。国家气候中心关于厄尔尼诺国家气候中心关于厄尔尼诺(拉尼娜拉尼娜)事件事件(状态状态)的监测指标的监测指标u当当NINO NINO 综合区海温距平指数综合区海温距平指数0.50.5（0.50.5）至少持）至少持续续6 6个月（过程中间可有一个月未达标准）则定义为一次厄个月（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
5、娜）事件；尔尼诺（拉尼娜）事件；主要以主要以NINO ZNINO Z区区(亦称亦称NINONINO综合区，即综合区，即NINO1+2+3+4NINO1+2+3+4区区)的的海温距平指数作为判定厄尔尼诺（拉尼娜）事件的依据。海温距平指数作为判定厄尔尼诺（拉尼娜）事件的依据。u当当NINO NINO 综合区海温距平指数综合区海温距平指数0.50.5（0.50.5），并），并预计这种状况能持续预计这种状况能持续3 3个月及以上时，即认为进入厄尔尼个月及以上时，即认为进入厄尔尼诺（拉尼娜）状态。诺（拉尼娜）状态。u如若该区指数如若该区指数0.50.5（0.50.5）持续）持续5 5个月，且个月，且5
6、5个个月的指数之和月的指数之和4.04.0（4.04.0）时，也定义为一次）时，也定义为一次厄尔尼诺（拉尼娜）事件。厄尔尼诺（拉尼娜）事件。典型的典型的EL NINO（按海温增温地域划分类型）（按海温增温地域划分类型）在在赤道中东太平洋有大范围增暖赤道中东太平洋有大范围增暖，赤道暖池向东扩展，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。扩展十分突出。类型类型厄尔尼诺的发生厄尔尼诺的发生,发展发展,消亡及再现通常有一个消亡及再现通常有一个3-73-7年非严年非严格周期的循环过程格周期的循环过程.发生周期：发生周期：不同
7、时期出现次数不一样：上世纪不同时期出现次数不一样：上世纪20年代前较少；年代前较少；40年代之后年代之后较频繁出现，平均周期略长；近较频繁出现，平均周期略长；近40年来平均每隔年来平均每隔3.8年出现一次。年出现一次。2.Southern Oscillation2.Southern Oscillation太平洋与印度洋间存在的一种大尺度的气压升降振荡。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（当太平洋上气压变高（低低）时，印度洋上从非洲到）时，印度洋上从非洲到澳大利亚气压变低（澳大利亚气压变低（高高），即两地气压的距平有反），即两地气压的距平有反向的变化向的变化。这种
8、这种“跷跷板跷跷板”现象大约现象大约3-73-7年重现。年重现。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 太平洋太平洋 大西洋大西洋 印度洋印度洋用用塔希提塔希提(Tahiti,17.5S,149.6W)与与达尔文达尔文(Darwin,12.4S,130.9E)两测两测站的标准化月平均海平面气压之差。站的标准化月平均海平面气压之差。nSOI0 SOI0 表示东太平洋气压高于印度洋。表示东太平洋气压高于印度洋。用用塔希提塔希提(Tahiti,17.5S,149.6W)与与达尔文达尔文(Darwin,12.4S,130.9E)两测两测站的
9、标准化月平均海平面气压之差。站的标准化月平均海平面气压之差。与两站的海平面气压与两站的海平面气压2004.72009.4 与两站的海平面气压与两站的海平面气压 SO SO 南方涛动实际是反映了南方涛动实际是反映了具有行星尺度的热带大具有行星尺度的热带大气系统在气系统在上的振荡上的振荡,这种振荡正是对赤这种振荡正是对赤道太平洋道太平洋冷海温冷海温、暖海温暖海温时期交替变化所造成的下垫时期交替变化所造成的下垫面海温场的热力强迫的响应。面海温场的热力强迫的响应。指示意义指示意义反映热带西太平洋和东印度洋的低气压与东南太平洋的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
10、压梯度大，南太平洋上高气压都比较强；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。有较强的东南信风和赤道东风。当当SOI SOI 0 0 时时（强指数时期）（强指数时期）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。南信风减弱，赤道东风也减弱，甚至会出现西风。当当SOI SOI 00时时(弱指数时期弱指数时期):):SOI0SOI 0指示意义指示意义南方涛动与太平洋海温关系南方涛动与太平洋海温
11、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南方涛动指数与太平洋海温距平之间的同时相关系数 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）时间序列负负SOISOI赤道东太平洋暖水事件及赤道东太平洋暖水事件及El NinoEl Nino正正SOISOI赤道东太平洋冷水事件及赤道东太平洋冷水事件及La NinaLa Nina赤道东太平洋赤道东太平洋SSTSST与与SOISOI指数值的负相关系指数值的负相关系数在数在-0.57-0.57-0.75-0.75，信度达到，信度达到99.9%99.9%。Nino Z、Nino 3.
12、4区海表温度距平指数（区海表温度距平指数（）和南方涛动指数（）和南方涛动指数（SOI）演变）演变南方涛动与南方涛动与El-nino 关系关系uENSOENSO循环循环赤道东太平洋的暖状态（赤道东太平洋的暖状态（El NinoEl Nino和低和低SOISOI特征特征)和冷状态（和冷状态（La NinaLa Nina和高和高SOISOI特征特征)的循环出现。的循环出现。ENSOENSO是指负的是指负的SOI(SOI(南方涛动指数南方涛动指数)和厄尔尼和厄尔尼诺诺(赤道东太平洋暖水事件赤道东太平洋暖水事件)的合称的合称.uENSOENSOENSOENSO是指是指El Nino(El Nino(赤道
13、东太平洋暖水事件赤道东太平洋暖水事件)和和La Nina(La Nina(赤道东太平洋冷水事件赤道东太平洋冷水事件)与南方涛与南方涛动指数动指数(SOI)(SOI)的合称的合称.综上所述ENSOENSO表示大尺度海气耦合系统的异常现象。即表示大尺度海气耦合系统的异常现象。即包含有高包含有高SOISOI和低和低SOISOI特征，又包括了赤道东太特征，又包括了赤道东太平洋的暖水事件（平洋的暖水事件（El Nino)El Nino)和冷水事件（和冷水事件（La La Nina)Nina)。由于这些现象和事件的发生又都具有。由于这些现象和事件的发生又都具有3-3-7 7年的准周期性。因此年的准周期性。
14、因此ENSOENSO又称为又称为ENSOENSO循环。循环。3 3、ENSOENSO对大气环流的影响对大气环流的影响1 1、ENSOENSO对热带大气环流的影响对热带大气环流的影响地表大气状况地表大气状况正常年份正常年份涌升流使海面下涌升流使海面下40-8040-80米或以下的水向上流米或以下的水向上流南美洲南美洲澳洲澳洲強強信风信风涌升流涌升流较高水位较高水位温暖的海水集中在赤道西太平洋（红色），靠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（对流近海面的空气往西集中，然后受热上升（对流旺盛）。旺盛）。在高层空气被分散，一部分往东，在在高层空气被分散，一部分往东
15、，在赤道东太平洋下降，使此地的大气稳定（抑制赤道东太平洋下降，使此地的大气稳定（抑制对流，干旱）。对流，干旱）。南美洲南美洲澳洲澳洲弱信风弱信风较低水位较低水位偏东信风减弱，偏东信风减弱，涌升流涌升流減減弱。弱。温暖的海水由西太平洋东移，旺盛对流区跟温暖的海水由西太平洋东移，旺盛对流区跟着东移到中太平洋（甚至东太平洋），形成着东移到中太平洋（甚至东太平洋），形成赤道西太平洋降水偏少（甚至出现干旱），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）。东太平洋降水偏多（甚至出现洪水）。El Nino年份年份太平洋副热带高压减弱太平洋副热带高压减弱赤道低层东风减弱赤道低层东风减
16、弱赤道西太平洋海水东移至中太平洋赤道西太平洋海水东移至中太平洋正常年与正常年与El年暖池厚度与面积年暖池厚度与面积1 1、ENSOENSO对热带大气环流的影响对热带大气环流的影响在在El NinoEl Nino事件时事件时WalkerWalker环流出现明显的异环流出现明显的异常，其上升支由印度尼西亚常，其上升支由印度尼西亚地区东移到日界线附件；地区东移到日界线附件；导致导致HadleyHadley环流的加强；环流的加强；ITCZITCZ幅合带的位置向赤道幅合带的位置向赤道推移，位置明显偏南；推移，位置明显偏南；西太平洋副高的位置一般西太平洋副高的位置一般也偏南也偏南1301400E 地区地区
17、500hPa 副高脊线副高脊线的月平均纬的月平均纬度位置，实线为多年平均；虚线和点线分别度位置，实线为多年平均；虚线和点线分别为为El Nino 年和年和La Nina年平均年平均 2 2、ENSOENSO与中高纬度大气环流异常与中高纬度大气环流异常 El Nino El Nino事件的发生不仅引起热带大气环流的明显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。流也将出现明显的异常。在在El NinoEl Nino年冬季年冬季HadleyHadley环流和环流和FerrellFerrell环流都
18、明显偏强，环流都明显偏强，在在700hPa700hPa上，其正负距平在太平洋和北美地区有上，其正负距平在太平洋和北美地区有明显的明显的PNAPNA型异常存在。型异常存在。中纬度地区纬向西风偏强。中纬度地区纬向西风偏强。PNA型型PAN=A-B+C-DuPNAPNA指示意义指示意义北太平洋夏北太平洋夏威夷附近威夷附近北美沿岸北美沿岸北美沿岸北美沿岸加拿大西部加拿大西部美国东南部美国东南部4 4、ENSOENSO与全球大范围气候异常与全球大范围气候异常 前面已说明了前面已说明了 ENSOENSO的发生，会造成大气环流的异常，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
19、明显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。一些地方发生洪涝。以亚洲地区来说，在以亚洲地区来说，在El NinoEl Nino年，年，印度季风弱，降水偏印度季风弱，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。在水偏多，华北夏季趋于干旱。在La NinaLa Nina年，夏季风强且年，夏季风强且推进快，华北夏季则多雨；印度季风强，降水偏多。推进快，华北夏季则多雨；印度季风强，降水偏多。uEl
20、NinoEl Nino对全球冬季及夏季气候的影响对全球冬季及夏季气候的影响12122 2月月6 68 8月月湿湿干暖干暖暖暖干干湿冷湿冷湿暖湿暖ENSOENSO对全球冬季及夏季对全球冬季及夏季降雨的影响降雨的影响澳洲干旱澳洲干旱非洲干旱非洲干旱北美的暴雨和洪北美的暴雨和洪水水印尼的森林大火印尼的森林大火1.1.秘鲁洪涝成灾秘鲁洪涝成灾2.2.澳洲干旱澳洲干旱3.3.非洲干旱非洲干旱4.4.北美的暴雨和洪水北美的暴雨和洪水5.5.印尼的森林大火印尼的森林大火秘魯洪涝成灾秘魯洪涝成灾12122 2月月6 68 8月月uLa NinaLa Nina对对全球冬季及夏季全球冬季及夏季气候气候的影的影响响
21、湿湿干暖干暖暖暖干干湿冷湿冷湿暖湿暖干冷干冷冷冷uENSOENSO对中国夏季气候异常的影响对中国夏季气候异常的影响（1）ENSO与西太平洋台风活动与西太平洋台风活动 据资料分析表明，西太平洋（包括中国南海）台风活据资料分析表明，西太平洋（包括中国南海）台风活动与动与ENSO有极其密切关系，平均而言，在有极其密切关系，平均而言，在El Nino年，年，西太平洋台风数较常年偏少；而在西太平洋台风数较常年偏少；而在La nina年，西太平洋年，西太平洋台风数较常年偏多，并且在台风数较常年偏多，并且在El Nino(La nina)年，登陆我年，登陆我国大陆的台风数也偏少（多）国大陆的台风数也偏少（多
22、）El Nino期间，期间，Walker环流东移，西太平洋台风源环流东移，西太平洋台风源地地（130160N）有异常的下沉运动，对流活动有异常的下沉运动，对流活动受到抑制，不利于台风形成。受到抑制，不利于台风形成。西太平洋台风多是从幅合带中的低压或者云团发展起来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，由于的，由于El NinoEl Nino事件使得西太平洋副高位置偏南，热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。带幅合带位置也偏南，不利于台风发展。西太平洋台风的形成同西太平洋海表面温度有一定联系，西太平洋台风的形成同西太平洋海表面温度有一定联系，若海温若海
23、温2828，则台风难以形成在该海域，而在，则台风难以形成在该海域，而在El El NinoNino年，西太平洋海温表现出负距平，对台风形成不年，西太平洋海温表现出负距平，对台风形成不利；利；根据台风发展的机制，大气稳定度参数对扰动不稳定发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，展有重要作用，而台风源区大气稳定度的计算表明，El El NinoNino年该地区稳定度偏大，也对台风形成不利。年该地区稳定度偏大，也对台风形成不利。（2）ENSO与东北夏季低温与东北夏季低温ElNinoElNino年份多发生严重的东北夏季低温；也有例外年份多发生严重
24、的东北夏季低温；也有例外(如如19821982年年)LaNinaLaNina年份东北夏季气温偏高。年份东北夏季气温偏高。表明表明ENSOENSO不是决定东北夏季低温的唯一因子。不是决定东北夏季低温的唯一因子。资料分析表明，东北夏季低温的发生与所造成的大气环流资料分析表明，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。在异常有密切的关系。在El NinoEl Nino年夏季中国东北地区年夏季中国东北地区500hpa500hpa上空有一个负距平中心上空有一个负距平中心，因此在，因此在El NinoEl Nino年夏季那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。里有比较频繁
25、的低压槽活动，使东北地区气温较常年偏低。为什么为什么El Nino年夏季中国东北地区容易出现低温呢？年夏季中国东北地区容易出现低温呢？ENSOENSO时期，赤道东太平洋异常增暖是对应于西北时期，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部中纬度负高度距平和低温的重要条件重要条件。特别说明：特别说明：夏季东北出现低夏季东北出现低(高高)温，温，ENSOENSO只是重要原因之一。只是重要原因之一。（3）ENSO与与 我国东部地区的夏季降水异常我国东部地区的夏季降水异常 El Nino El Nino年与年与La NinaLa Nina年对中国降水的影响是明显的，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。主要特征是尤其是发生第二年影响更为明显。主要特征是El NinoEl Nino年次年长江与长江以南多雨，北方少雨，而年次年长江与长江以南多雨，北方少雨，而La NinaLa Nina次次年正好相反年正好相反El Nino 年对中国降水的影响年对中国降水的影响El Nino 次年对中国降水的影响次年对中国降水的影响La Nina 年对中国降水的影响年对中国降水的影响
