IJOC:El Niño对北美冬季气候影响的再探讨
发布时间: 2021-06-07

ENSO事件的复杂性导致其对热带外地区的影响存在很大的不确定性。前人研究多关注东部和中部型ENSO及其影响。实际上,赤道太平洋地区纬向风-纬向海温梯度-温跃层倾斜三者之间存在着著名的Bjerknes正反馈过程。海温梯度作为其中重要一环,对ENSO年际变率信号的发展和维持发挥着重要作用。同时,热带外地区大气环流异常对不同强度ENSO事件的响应表现出明显的非线性特征。

大气科学海洋科学系/大气科学研究院的张鹏博士、吴志伟教授(通讯作者)最新的研究发现,根据El Niño的振幅和东、西太平洋海表温度异常的纬向梯度,将El Niño事件分为3类,讨论了三者与北美冬季表面气温的联系。其中,将大于平均振幅的事件定义为强El Niño,通常表现出强的东-西太平洋海温异常梯度和印度洋暖异常(图1a),引起太平洋-北美型(PNA)遥相关(2ad,最终导致北美大陆北暖-南冷的表面温度异常分布(3a);小于平均振幅的事件为弱El Niños,并可根据东、西太平洋纬向梯度进行再分类。强梯度弱El Niño在太平洋地区表现出类似强El Niño的海温分布特征(图1b),引起阿留申低压增强和负位相北大西洋涛动(2be),导致北美东南部偏冷同时加拿大东部偏暖(3b);弱梯度弱El Niño以显著的热带印度洋、中东太平洋暖异常为特征(图1c),诱发从北太平洋到北美大陆东部的纬向东传波列(图2cf),导致北美大陆纬向跷跷板型表面温度异常(图3c)。进一步研究发现,三类El Niño事件所引起北美表面温度异常对应着北美地区冬季表面温度变率的前3EOF主模态(图3d-3f),三者对前3个主模态的解释方差分别达到了85%62%34%

该工作表明基于不同海温异常强度及梯度对El Niño事件进行再分类,一方面有助于更全面深入地认识ENSO多样性及其影响,另一方面为提高北美地区冬季表面温度主模态的短期气候预测水平提供新的理论依据。

该研究于2021年发表于《International Journal of climatology》。

Zhang P., and Z. Wu* 2021: Reexamining the connection of El Niño and NorthAmerican winter climate. Int. J. Climatol., DOI: 10.1002/joc.7204.



1  冬季(a)强El Niño,(b)强梯度弱El Niño,(c)弱梯度弱El Niño表面温度异常。(d),(e),(f)为相应500-hPa垂直运动场。阴影区域通过90%信度t检验。(a),(b)中紫框为mega-ENSO指数定义范围。


2  冬季(a)强El Niño,(b)强梯度弱El Niño,(c)弱梯度弱El Niño对应的1000-hPa位势高度场(等值线;阴影区域通过90%信度t检验)与水平风场(矢量;只显示通过90%信度t检验值),d),(e),(f)为相应200hPa环流场。


3  冬季(a)强El Niño,(b)强梯度弱El Niño,(c)弱梯度弱El Niño对应的表面温度场,阴影区域通过90%信度t检验。(d),(e),(f)为北美地区冬季表面温度变率前3EOF主模态。