热带太平洋、印度洋海温异常对处于厄尔尼诺事件成熟期的东亚Hadley环流的影响

李琰,朱伟军

(南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室,江苏南京 210044)

热带太平洋、印度洋海温异常对处于厄尔尼诺事件成熟期的东亚Hadley环流的影响

李琰,朱伟军

(南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室,江苏南京 210044)

分析了热带太平洋ElNi~no事件和热带印度洋海盆一致的暖海温异常事件(记为暖海盆模态)与东亚Hadley环流的关系及海温异常对东亚Hadley环流的影响。结果表明:(1)东亚Hadley环流与ElNi~no循环的关系密切,ElNi~no事件从开始到消亡的不同位相期,东亚地区表现为随位相变化的异常经向垂直环流,在ElNi~no成熟期由异常顺时针经向环流圈转换为异常逆时针经向环流圈,意味着东亚Hadley环流圈的显著减弱。(2)冬季Ni~no3指数、赤道印度洋海盆一致型模态指数(I OBM I)与东亚Hadley环流指数间呈负相关关系,相关系数分别为-0.42、-0.39,远超过0.01信度的显著性检验,表明当ElNi~no事件和印度洋暖海盆模事件发生时,东亚Hadley环流减弱。模拟结果与诊断分析结果一致。(3)鉴于印度洋海盆模态和太平洋ElNi~no事件的密切联系,在考虑冬季东亚Hadley环流变化时,应考虑ElNi~no事件和印度洋海盆一致型海温异常事件的共同作用。数值试验结果表明两大洋的共同作用会产生更强的东亚异常逆时针经向垂直环流,使得东亚Hadley环流显著减弱。

东亚Hadley环流;热带海温;CAM3.0;数值模拟

Abstract:Based on observational data and an atmospheric general circulation model,the paper examined the relationship between the ElNi~no events and the Hadley circulation in East Asia in boreal winter as well as the relationship bet ween the Indian Ocean basin-wide warming event and the East Asia Hadley circulation.The influence of the sea surface temperature anomalies(SSTA)over the two tropical O-ceans on the EastAsia Hadley circulation was investigated.The main conclusions are as follows:(1) the intensity variation of the EastAsia Hadley circulation associates with the El Ni~no event through itswhole process.The anomalous EastAsia Hadley circulation cell is fully developed during the mature phase of ElNi~no;(2)the correlations of the Ni~no3 index and the Indian Ocean basin-wide mode index(I OBM I)with the EastAsia Hadley circulation index(EAH I)are-0.42 and-0.39,respectively(above 0.01%significance level),which means thatwhen the ElNi~no events and the war m SSTA over I OBM in winter occur,the intensity of the EastAsia Hadley circulation ismuch weaker than normal.Results of simulations confirm the diagnostic analysis results;(3)the I OBM in winter develops in response to both atmospheric and oceanic processesof ElNi~no.Thus,effectsof the two oceanic events both need to be considered when examining the influence of ElNi~no on the EastAsia Hadley circulation and the combined influence of ElNi~no and I OBM events tends to produce stronger East Asia Hadley circulation in winter.

Key words:EastAsia Hadley circulation;tropical SST;CAM3.0;numerical si mulation

0 引言

Hadley环流是低纬大气中主要的大尺度环流因子之一,它的变化与全球大气环流变化密切相联,进而影响到全球天气气候的变化[1]。国内外在Hadley环流对全球和局地天气气候影响方面进行了一系列的研究,Chang[2]发现冬季强Hadley环流可以导致赤道西风加速和中纬度温度的升高。Hou[3]指出Hadley环流增强可以导致冬季热带外温度显著增加,对东亚季风产生重要影响。周波涛和崔绚[4]利用数值模拟证实当春季Hadley环流异常偏强时,东亚夏季风减弱,长江流域降水增多。可见Hadley环流对东亚季风有显著影响。

众所周知,冬夏季风环流的形成主要与冬夏海陆热状况有关,下垫面加热在Hadley环流发展变化中起到重要作用[5],国内外学者在Hadley环流与海表温度异常(SSTA)尤其是热带SSTA的关系方面做了大量研究。符淙斌等[6]发现赤道东太平洋海表温度在增暖和冷却两种情况下,太平洋上空的平均经圈垂直环流表现为两种不同形式。Oort和Yienger[7]发现赤道东太平洋海温升高(降低)时,北半球Hadley环流增强(减弱)。孙柏民和孙淑清[8]分析指出ENSO暖位相使得东亚太平洋地区Hadley环流减弱东移,冷位相则使得该地区Hadley环流增强。周波涛和王会军[9]发现在年际尺度上,冬季北半球Hadley环流与赤道太平洋Ni~no3区(150～90°W,5°S～5°N)的SST存在正相关关系。上述研究主要集中在海温因子与北半球Hadley环流或全球平均经圈环流的关系上,对于特殊经度或某一特定区域平均的Hadley环流研究相对较少。110～140°E是东亚主要季风区,陈月娟等[10]指出110～140°E东亚季风区夏季垂直经圈环流与全球平均经圈环流存在显著差异。Wang[11]发现ENSO暖位相时西太平洋以及大西洋地区Hadley环流减弱,而东太平洋地区区域平均Hadley环流加强。那么热带太平洋SSTA与110～140°E局地Hadley环流(以下简称东亚Hadley环流)会存在怎样的联系呢?东亚Hadley环流对热带太平洋SSTA响应过程的主要机理是什么?这些问题将在本文中重点探讨。与广阔的太平洋相比,印度洋洋盆较小,其年际和年代际气候信号异常的强度也较小,但由于热带印度洋海表温度较高,几乎整个印度洋海盆年平均海温在28℃以上,那么即使较小的SSTA也会对大气环流产生显著影响[12]。印度洋是沃克环流、横向季风环流和侧向季风环流的交汇地,与亚澳季风系统、ENSO系统、非洲季风系统都存在密切的联系,并通过这些环流系统,使得热带印度SSTA的作用触及到中高纬度地区。因此,热带印度洋SSTA对大气环流的作用同样不可忽视。周波涛和王会军[9]通过诊断分析发现冬季北半球Hadley环流与热带太平洋和赤道印度洋都具有很好的正相关关系。曾刚等[13]研究发现在20世纪70年代末以后,在全球变暖背景下,北印度洋及南海附近的海表温度发生了年代际增暖,引发东亚Hadley环流增强,东亚夏季风减弱。Krishnamurhty和Goswami[14]、Kucharski等[15]发现冷(暖)热带印度洋海温异常可导致低层辐散(辐合)从而改变局地Hadley环流。由于热带印度洋SSTA对北半球Hadley环流尤其对东亚Hadley环流影响的研究相对较少,并且产生这种影响的机理并不十分清楚,因此本文将对热带印度洋SSTA对东亚Hadley环流的影响进行探讨。

随着气候模式的不断发展,气候模式在气候预测和气候变化的研究中发挥着越来越重要的作用,运用气候模式在分析可能的物理机制和减少其他影响因子的作用等方面有一定优势。因此本文将在诊断分析的基础上,利用NCAR提供的Community AtmosphereModel version 3.0(CAM3.0)模式,就热带SSTA与东亚Hadley环流的关系及东亚Hadley环流对SSTA响应等问题进行一系列数值模拟研究。

1 资料和模式介绍

1.1 资料

NCEP/NCAR提供的1950年1月—2000年12月的12个层次(1 000、925、850、700、600、500、400、300、250、200、150、100 hPa)的水平风矢量场和垂直风速(ω)资料,空间分辨率为2.5°× 2.5°[16]。海温场资料来自NOAA气候诊断中心的SST扩展重建资料(NOAA Extended Reconstructed Sea Surface Temperature(SST)V2),水平网格距为2.0°×2.0°,时段同样为1950年1月—2000年12月[17]。

1.2 模式介绍和试验设计

采用模式是美国国家大气研究中心研制的第5代大气环流模式CAM3.0,该模式是一个全球谱模式,采用三角形谱截断,包含较为完整的物理参数化过程。本文中采用T42的水平分辨率,即全球128 ×64个高斯格点,垂直方向采用混合η坐标,总有26层,以月平均海温和海冰作为强迫场运行的模式来完成数值试验。关于模式的具体介绍可参考文献[18]。为了研究热带SSTA对东亚Hadley环流的影响,进行如下数值试验,具体介绍见表1。

表1 数值试验设计Table1 Designs of the num erical experim ents

1.3 观测和模拟得到的气候平均冬季东亚Hadley环流

为考察CAM3.0模式对东亚冬季Hadley环流的模拟性能,给出观测和模拟得到的1月东亚Hadley环流分布(图1)。由图1可见,观测结果中1月东亚地区为一强的顺时针经向垂直环流即东亚Hadley环流,其上升支位于赤道以南10°S～10°N,在高空由赤道向极地运行,在副热带25～35°N下沉,下沉空气在低层向赤道运行,构成一个完整的闭合顺时针经向环流圈即东亚Hadley环流。模拟结果不论是环流的上升支和下沉支的位置,还是Hadley环流强度,模拟与观测事实都非常接近。整体而言,模式能够很好地模拟出冬季东亚Hadley环流圈,因此可以利用CAM3.0模式来研究本文所关心的问题。

2 ElN i~no背景下的东亚Hadley环流的演变特征

众所周知,El N i~no信号是热带海洋事件中的最强信号,El N i~no对东亚Hadley环流的影响正是本文要重点讨论的内容。沃克环流在El N i~no事件中演变过程中的特征研究已有许多重要成果[19-20],但对于El N i~no背景下东亚Hadley环流演变特征的研究却很少。陈月娟等[10]发现东亚Hadley环流在10～20°N之间的上升支的变化及其以北的季风环流变化有一个循环过程,这个循环过程与El N i~no循环有一定关系。同一海域海温变化的不同阶段其对大气环流的影响不同,那么在El N i~no循环的不同发展阶段东亚Hadley环流有何异常特征?目前还没有较细致的工作。

W ang[11]的研究工作将El N i~no事件的发展过程分成5个阶段:开始阶段(前年11月到当年1月)、发展阶段(当年3月到5月)、转换阶段(当年7月到9月)、成熟阶段(当年11月到次年1月)和衰亡阶段(次年3月到5月)。按照W ang[11]的划分,选取基本符合上述El N i~no发展过程的强El N i~no事件:1957/1958,1972/1973,1982/1983,1991/ 1992,1997/1998。为反映El N i~no事件在不同发展阶段的东亚Hadley环流变化特征,对不同发展阶段的东亚异常经向垂直环流进行合成分析(图2)。

图1 观测(a)和模拟(b)的冬季气候平均的东亚Hadley经向垂直环流(垂直速度扩大至100倍,单位为hPa·s-1;经向风单位为m·s-1)Fig.1 (a)O bserved and(b)si m ulated m eridional-vertical Hadley circulation in East A sia in w inter(V ertical velocity scales100,units:hPa·s-1;m eridional w ind units:m·s-1)

图2 观测资料合成的El N i~no事件的开始(a)、发展(b)、转换(c)、成熟(d)和消亡(e)5个阶段的东亚异常经向垂直环流的演变(垂直速度扩大至100倍,单位为hPa·s-1;经向风单位为m·s-1)Fig.2 O bservational composites of m eridional-vertical circulation anom alies in EastA sia during the(a)onset,(b)developm ent,(c)transition,(d)m ature and(e)decay phases of the ElN i~no events(V ertical velocity scales100, units:hPa·s-1;m eridional w ind units:m·s-1)

图3 MULTI模式试验的El N i~no事件年开始(a)、发展(b)、转换(c)、成熟(d)和消亡(e)5个阶段合成的东亚异常经向垂直环流的演变(垂直速度扩大至100倍,单位为hPa·s-1;经向风单位为m·s-1)Fig.3 Composites of m eridional-vertical circulation anom alies in EastA sia during the(a)onset,(b)developm ent,(c) transition,(d)m ature and(e)decay phases of the El N i~no events in MULTI experi m ent(V ertical velocity scales100,units:hPa·s-1;m eridional w ind units:m·s-1)

图2 和图3分别给出观测和数值模拟得到的El N i~no事件从开始、发展、转换、成熟到消亡5个不同位相期的东亚经向垂直环流异常分布,其异常分布由El N i~no事件合成得到的东亚经向垂直环流减去气候态东亚经向垂直环流得到。图2和图3中当El N i~no处于开始和发展阶段时,10～20°N地区异常上升气流加强,20～25°N地区异常下沉气流加强,相对于气候态东亚Hadley环流,10～40°N地区呈异常顺时针环流圈,观测和数值试验都表明此刻东亚Hadley环流加强。当在El N i~no转换阶段和成熟阶段,观测结果中10～20°N地区的异常上升气流迅速减弱为异常下沉气流,20～25°N间的异常下沉气流迅速减弱为异常上升气流,意味着东亚Hadley环流减弱;而模拟结果中东亚异常经向垂直环流圈由顺时针到逆时针的转变较观测落后一个阶段,成熟阶段在10～20°N地区异常上升气流迅速减弱为异常下沉气流,20～25°N地区异常下沉气流迅速减弱成异常上升气流,东亚地区呈异常逆时针经向垂直环流圈,意味着东亚Hadley环流减弱。

由此可见,在El N i~no事件从开始到结束的不同位相期东亚异常经向垂直环流表现出随位相变化的特征,这种变化在El N i~no成熟期表现最为突出,在成熟期由异常顺时针经向垂直环流圈转换为异常逆时针经向垂直环流圈,意味着东亚Hadley环流的显著减弱,也表明热带太平洋海温异常对东亚Hadley环流有一定影响,这与Holton[21]的观点一致,即与海表温度有关的加热作用是驱动Hadley环流变化的主要原因。本文的研究进一步发现这种影响在El N i~no事件成熟期的冬季变现最为显著。当冬季处于El N i~no事件成熟阶段时,东亚异常经向垂直环流圈经历了由顺时针环流到逆时针环流的转变,发展成完整的闭合环流,异常风场也达到最强。鉴于东亚冬季风异常在中国冬季天气气候变化中起到举足轻重的作用,将针对冬季热带太平洋El N i~no事件对冬季东亚Hadley环流的影响进行详细探讨。

3 热带SSTA与东亚Hadley环流强度变化

3.1 热带太平洋SSTA与东亚Hadley环流的关系

为研究热带太平洋El N i~no事件与冬季东亚Hadley环流的关系,用一个客观和定量化的指数来表征东亚Hadley强弱变化是十分必要的。根据图1a中1月东亚Hadley环流的上升支和下沉支的位置,将500hPa(110～140°E,25～35°N)和(110～140°E,5°S～5°N)区域平均的异常垂直速度之差,定义为东亚Hadley环流强度的指数(记为EAH I)。表征El N i~no事件的N i~no3指数定义为(150～90°W,5°S～5°N)海区平均海平面异常值。由于这两个时间序列有明显的线性变化趋势,因此对其作去除时间序列的线性趋势和标准化处理。图4为冬季EAH I与热带冬季海温的相关分布,由图4可见东亚Hadley环流与赤道东太平洋海温为负相关关系,与赤道西太平洋海温为正相关关系。图5为冬季EAH I与N i~no3指数时间序列分布,计算两指数间的相关系数为-0.42远超过0.01信度的显著性检验。意味着冬季赤道太平洋El N i~no(L a N i~na)事件下出现弱(强)东亚Hadley环流。

综上所述,赤道太平洋冬季SSTA与东亚Hadley环流关系密切,赤道太平洋SSTA是东亚Hadley环流季节变化的重要外强迫因子。为清楚地表明赤道太平洋SSTA对东亚Hadley环流的作用和进一步探讨其影响的物理机制,下面将进行一系列数值模拟研究。

图4 1951—2000年冬季东亚Hadley环流指数与热带海表温度场的相关(阴影区超过0.05信度的显著性检验)Fig.4 The correlation bet ween sea surface temperature field over tropical ocean and the index of the Hadley circulation in East Asia in w inter during1951—2000 (The shaded areas denote the singnificance of95% confidence level in t-test)

3.2 海温异常敏感性试验中El N i~no事件对东亚Hadley环流的作用

为分析热带太平洋El N i~no对东亚Hadley环流的作用,探讨其影响的物理机制和排除其他影响因子的作用,进行了TPO敏感性试验,仅在热带太平洋海域从11月到次年2月加入选取的6个 El N in~o事件合成得到SSTA,积分时段从11月到次年2月。图6给出模式中加入1月SSTA的示意图,其他月份的海温异常SSTA分布图略。以TPO试验结果减去控制试验的结果,作为El N i~no事件发生时,大气环流的响应情况。图7给出试验结果, 10°N附近区域呈现异常下沉运动,25～35°N区域为异常上升运动,低层大气由赤道向极地方向运动,高空由副热带地区向赤道方向运动,构成完整的闭合异常逆时针经向垂直环流圈,模拟出的EAH I为-2.56hPa·s-1,表明东亚Hadley环流的强度偏弱。图7b为冬季200hPa速度势距平场(χ>0表示辐散,χ<0表示辐合),在东亚110～140°E地区经向为明显的正负速度势距平场分布,其负距平区域位于28～50°N,正距平区域主要位于0°～20°N。850hPa速度势距平的分布基本与此相反(图略)。高低层速度势距平场的配置上也反映出东亚Hadley环流的减弱。

图5 1951—2000年标准化的冬季东亚Hadley环流指数与N i~no3指数的时间序列(实线为EAH I,虚线为N i~no3指数)Fig.5 Temporal variations of norm alized w inter EAH I (dashed line)and N i~no3index(solid line)during1951—2000

图7 试验TPO模拟的1月大气环流异常场 a.东亚经向垂直环流(垂直速度扩大至100倍,单位为hPa·s-1;经向风单位为m·s-1);b.200hPa速度势(单位:105m2·s-1)Fig.7 The at m ospheric circulation anom aly in January from the TPO experim ent a.m eridional-vertical circulation in East A sia by averaging divergent w ind and vertical velocity betw een110—140°E(vertical velocity scales 100,units:hPa·s-1;m eridional w ind units:m·s-1);b.200hPa velocity potential(units:105m2·s-1)

由上述结果可以说明,当冬季热带太平洋发生El N i~no事件时,东亚Hadley环流减弱,与诊断分析结论一致。

3.3 热带印度洋海温异常与东亚Hadley环流的关系及其作用

图4中还发现冬季EAH I除与热带太平洋有显著相关性外,在热带印度洋整个海盆上表现出显著的负相关关系。事实上在热带印度洋SST异常年际变化中主要存在两个模态,即全区符号一致的海盆模和东西印度洋符号相反的偶极子模态[22],研究表明海盆符号一致的海盆模态是对太平洋ENSO的响应模态[22-23]。从选取的较强ElN i~no年1月合成的SSTA分布图中也可以看出在El N i~no年热带印度洋表现为暖海盆模态(图6)。因此在研究El N i~no对东亚Hadley环流影响的同时,也应该考虑热带印度洋SSTA的作用。首先参考杨建玲和刘秦玉[24]的研究工作,定义印度洋海盆模态指数(IOBM I)为(40～110°E,20°S～20°N)范围内SSTA的区域平均值,同样进行去除线性趋势和标准化处理。对50a冬季IOBM I与N i~no3指数的相关关系进行分析(图8),两指数间的相关系数为-0.39,超过0.01信度的显著性检验。可见印度洋海盆模态海温异常与东亚Hadley环流间也存在一定联系。

为考察印度洋暖海盆模态对东亚Hadley环流的影响,进行了TIO试验:仅在热带印度洋海盆加入海温异常,其他与试验TIO一致。图9给出试验结果,可见10°S～0°为异常下沉运动,25～35°N为异常上升运动,高空气流由副热带地区向赤道方向运动,而低层经向方向异常风场较弱(图8a)。200 hPa速度势距平场中,东亚110～140°E范围内25～45°N经向方向为大范围的负距平区,20°N以南为大范围的弱正距平区。850hPa速度势距平的分布基本与200hPa相反(图略)。模拟出EAH I为-1.8hPa·s-1,东亚Hadley环流显著减弱。

图8 1951—2000年标准化的冬季EAH I与IOBM I时间序列(实线为EAHI,虚线为IOBM I)Fig.8 Temporal variation of norm alized w inter EAH I (dashedline)andIOBM I(solidline)during 1951—2000

图9 试验TIO模拟的1月大气环流异常场 a.东亚经向垂直环流(垂直速度扩大至100倍,单位为hPa·s-1;经向风单位为m·s-1);b.200hPa速度势(单位:105m2·s-1)Fig.9 The sam e as Fig.7,but for the results of TIO experim ent

3.4 热带太平洋和印度洋SSTA对东亚Hadley环流的共同作用

为考察两大洋SSTA对东亚Hadley环流的共同作用,进行了TIP试验,即在热带印度洋海盆和热带太平洋加入相应的SSTA,其他与试验TIO一致。试验结果如图10所示,10°N附近区域呈现异常下沉运动,25～30°N为异常上升运动,在东亚地区形成闭合的逆时针异常环流圈。200hPa速度势距平场中(图10b),东亚110～140°E经向方向表现出与图8b类似的南正北负的速度势距平场分布,但异常强度较试验TPO和TIO偏强。模拟出的EAH I为-3.1hPa·s-1,其绝对值也较试验TPO和TIO偏大,表明在两大洋SSTA共同作用下,可以产生更强的东亚异常经向环流,造成显著的东亚Hadley环流减弱,从而使得东亚冬季风的显著加强。

4 讨论

图10 试验TIP模拟的1月大气环流异常场 a.东亚经向垂直环流(垂直速度扩大至100倍,单位为hPa·s-1;经向风单位为m·s-1);b.200hPa速度势(单位:105m2·s-1)Fig.10 The sam e as Fig.7,but for the results of TIP experim ent

图11 TPO试验(a)、TIO试验(c)、TIP试验(e)模拟的冬季850hPa距平风场(单位:m·s-1)和TPO试验(b)、TIO试验(d)、TIP试验(f)模拟的冬季平均距平降水场(单位:mm·d-1;阴影区表示负降水距平超过-0.5mm·d-1)Fig.11 Si m ulated w ind anom alies at850hPa in w inter in(a)TPO,(c)TIO,(e)TIP experi m ents(arrow:m·s-1),and si m ulated precipitation anom alies in w inter in(b)TPO,(d)TIO,(f)TIP experim ents(Shaded areas denote the negative precipitation anom alies exceeding-0.5mm·d-1)

通过诊断分析和数值模拟试验,探讨了El N i~no事件和印度洋暖海盆模事件与东亚Hadley环流的关系及海洋事件对东亚Hadley环流的影响。为研究两大洋SSTA对东亚Hadley环流作用的物理机制,给出TPO、TIO和TIP数值试验得到的850 hPa距平风场和降水场(图11)。可见,无论是在仅有印度洋暖海盆模事件,仅热带太平洋El N i~no事件或是两大洋均有SSTA时,850hPa异常风场中都可以模拟出明显的自热带西太平洋穿过海洋大陆到东印度洋的东风距平,在西北太平洋菲律宾海地区呈现出反气旋异常环流,其中以图11c中的西北太平洋反气旋环流异常强度为最强,图11a中西北太平洋反气旋环流异常强度次之,图11b的反气旋环流异常强度最弱。图11e、11f、11g中在西北太平洋反气旋的东南侧有负降水异常,其中以图11e和11g的降水负异常最为显著,而图11f中的降水负异常相对偏弱。根据大气“M atsuno-G ill pattern”响应理论[25-26],赤道中东太平洋暖海温异常可以在其西侧激发Rossby,引起西太平洋的东风异常,同样热带印度洋暖海盆模态也存在“M atsuno-G ill pattern”响应即在其东边激发出Kelvin波,造成西太平洋的东风异常。结果表明,无论太平洋海温异常还是印度洋海温异常都能激发从热带西太平洋穿越海洋大陆到东印度洋的显著东风异常,从而导致热带大洋出现异常纬向垂直环流异常,下沉气流减弱,造成西北太平洋东南部有负降水异常,负降水异常进而在其西北侧形成冷Rossby波,诱发低层西北太平洋反气旋异常,而这个异常西北太平洋反气旋必然会改变经向方向的东亚Hadley环流,使之出现异常。A nnam alai等[23]利用大气环流模式也模拟发现了类似的结果,即春季印度洋暖海盆模可以在热带西太平洋地区引起以赤道为中心的大气Kelvin波,自赤道西太平洋到东印度洋形成东风异常,改变赤道印度洋区域的沃克环流,抑制赤道西太平洋—海洋大陆降水,从而有利于西北太平洋反气旋的发展。

综上分析,冬季太平洋El N i~no事件与东亚Hadley环流有密切联系,El N i~no事件可以引起较强的东亚异常经向垂直环流,使得东亚Hadley环流显著减弱,而印度洋暖海盆模态同样可以造成东亚Hadley环流减弱。尽管印度洋暖海盆的影响作用要较El N i~no事件的影响小很多,但其作用仍不可忽视,在同时考虑印度洋暖海盆作用时,会产生异常强大的东亚异常经向垂直环流(图10a,11c)。可以说印度洋暖海盆的作用使得ElN i~no对东亚Hadley环流的影响加大,也必然使得这种环流异常得以维持更长的时间。由于印度洋海盆模态和太平洋El N i~no事件间密切联系,在分析热带SSTA对东亚Hadley环流影响时,应考虑热带太平洋和赤道印度洋两大洋的共同作用。

5 结论

本文分别对热带太平洋、印度洋SSTA与东亚Hadley环流的关系及两大洋SSTA对其的影响等问题进行了诊断分析和数值模拟研究,得出以下结论。

(1)东亚Hadley环流与ElN i~no循环存在显著关系,在El N i~no事件从开始到消亡的不同位相期,东亚地区表现出随位相变化的异常经向垂直环流,在El N i~no成熟期异常经向垂直环流圈由顺时针环流转换为逆时针环流,意味着东亚Hadley环流由增强转为显著减弱。

(2)冬季N i~no3指数、IOBM I与东亚Hadley环流指数间呈负相关关系,相关系数分别为-0.42、-0.39,远超过99%的信度检验,表明当El N i~no事件和印度洋暖海盆模事件发生时,东亚Hadley环流减弱。模拟结果证实了上述诊断分析的结论。

(3)鉴于热带印度洋海盆模态与太平洋海温异常事件的密切联系,在考察热带太平洋El N i~no事件对冬季东亚Hadley环流影响时,应考虑El N i~no和热带印度洋海盆一致型海温异常事件的共同作用。结果表明两大洋SSTA的共同作用会产生更强的东亚异常经向垂直环流,使得东亚Hadley环流更加显著减弱。

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(责任编辑:张福颖)

Effects of the SSTA over Tropical Pacific Ocean and Ind ian Ocean on the Hadley Circulation over East As ia in
theMature Phase of El Nin~ o Event

L I Yan,ZHU Wei-jun
(KeyLaboratory ofMeteorologicalDisaster ofMinistry of Education,NU IST,Nanjing 210044,China)

P732

A

1674-7097(2010)03-0355-10

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2010-01-05;改回日期:2010-02-22

公益性行业(气象)科研专项项目(GYHY(QX)2008-06-005);江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CX09B-221Z);国家自然科学基金资助项目(40975024)

李琰(1982—),女,安徽宿州人,博士生,研究方向为海气相互作用,ok8200@sina.com.