海气相互作用的产物--ENSO

海气相互作用ENSO,报告人：潘进疆导师：黄俊华教授,几乎所有的报道都指向一个名词厄尔尼诺。众多气候现象与灾难都被归结到厄尔尼诺的肆虐上，例如印尼的森林大火、巴西的暴雨、北美的洪水及暴雨、非洲的干旱等等。厄尔尼诺几乎成了灾难的代名词！,北美的暴雨和洪水,非洲干旱,澳大利亚干旱,印尼的森林大火,大气的运动,大气时刻不停地运动着。规模：大尺度的全球性运动小尺度的局地运动原因：气压的时空分布不均作用：地球物质能量得以传播,大气环流,大气环流：是指在太阳辐射、地球自转、地表面性质以及地面摩擦的共同作用下，大气圈内的空气产生了不同规模的三维运动。影响：全球各种天气、气候驱动力：太阳辐射是大气环流的原动力。,行星风系,太阳系中的任何行星只要它周围包围着气圈，都有环流现象发生，发生在行星上的总的大气环流现象称为行星风系。,假设地球表面性质均一且地球不自转，那么，在赤道和极地之间就形成了一个单一的闭合的直接热力环流圈。,单圈环流,单圈环流,现在地球上的大气环流图（三圈环流）,然而,空气一旦开始运动,地转偏向力就随之发生作用.正是由于地转偏向力的存在,就不可能存在一个单一的闭合的热力环流,而在全球近地面气层形成了赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带、极地高压带。,行星风系,海洋和大气相互作用：主要指水和热的交换,大气运动与水体运动,1.洋流,2.波浪,3.湖流,水体定向运动,风,大气运动,表层水定向运动：,世界洋流分布,洋流：是指海洋中具有相对稳定的流速和流向的海水，从一个海区水平地或垂直地向另一个海区大规模的非周期性运动。洋流按成因分为：风海流、密度流、补偿流洋流按性质分为：暖流、寒流,表层洋流与大气环流的关系（据Strahler改编）,表层洋流分布规律,全球洋流分布与气压带、风带相关模式,信风,信风（tradewind，也称为贸易风）在赤道两边的低层大气中，北半球吹东北风，南半球吹东南风，这种风的方向很少改变，它们年年如此，稳定出现，很讲信用，这是tradewind在中文中被翻译成“信风”的原因。,信风在海气相互作用中所起的作用,在赤道南北两侧东南信风和东北信风的驱动下，赤道太平洋表层海水自东向西流动，形成表层洋流。这股洋流将太平洋表层暖的海水输送到西太平洋堆积，使得西太平洋水位不断上升，热量也不断积蓄。与表层洋流相对应，在东西向海水压力差的驱动下，在其下方形成一个与之方向相反自西向东的赤道潜流（赤道逆流）。,在赤道东太平洋，表层暖的海水流走后，迫使表层以下温度较低的海水上升，以替代流走的海水，因此在这个地区形成巨大的涌升流，称为冷水上翻区，使得该海域水温比周围要低。,冷水上翻,太平洋海温西高东低的原因？,秘鲁寒流沿着大陆沿岸北上，其中一部分在赤道附近变成南赤道海流后向西移动；沿低纬海域由东向西吹的信风使赤道附近的暖水积蓄在太平洋西侧；相随于信风沿赤道吹东风，太平洋东侧下层冷海水涌升到海表面。,暖池,热带西太平洋是全球海温最高的海域，常年维持着28以上的高温，全球大约90%的暖海水集中在这里，故称西太平洋暖池（WPWP）。该区海温异常制约着亚太区域乃至全球的气候变化，是大气热量主要供应地。由于太阳辐射、热量交换、自东向西信风吹送等的作用，大量暖水逐渐积蓄在暖池区，致使该区海表面温度比东太平洋高出39。,全球海面水温的年平均分布（）,南美洲西海岸（90W附近），强烈的下沉气流受冷海水降温后，随偏东信风西流，到达西太平洋赤道附近（120E附近）受热上升，转向成为高空西风，以补充东部冷海区的下沉气流。于是在赤道太平洋垂直剖面图上，就出现一种大气低层为偏东风，上层为偏西风的东西向热成闭合纬圈环流，称为沃克环流。,沃克环流（WalkerCirculation）,正常情况下赤道太平洋水温的分布为东冷西暖，因此赤道太平洋上空形成一个经向的纬圈热力环流。在赤道太平洋垂直剖面图上，就出现一种大气低层为偏东风，上层为偏西风的东西向热成闭合环流，这就是沃克环流。,赤道附近东西向之垂直大气环流结构（来源:PeixotoandOort，1992),何谓厄尔尼诺？,厄尔尼诺一词源自西班牙文ElNino，原意是“圣婴”，用来表示在南美西海岸（秘鲁和厄瓜多尔附近）延伸至赤道东太平洋向西至日界线附近的海面温度异常增暖的现象。这种赤道中东太平洋持续异常增暖事件通常在圣诞节前后开始发生。,厄尔尼诺现象发生后，厄瓜多尔和秘鲁沿岸原有冷海水上翻现象消失，取而代之的是一股弱暖洋流。,暖水向东回流到东太平洋，秘鲁渔场消失鱼鸟大量死亡,海表面温度距平（SSTA）,海表面温度（SST）与正常年海表温度平均值的偏差，称为海表面温度距平（SSTA）。,厄尔尼诺盛期（1997.12-1998.2）热带太平洋海表面温度距平（红色为异常偏暖区，蓝色为异常偏冷区）。图中赤道东太平洋甚至偏高4以上。,何谓拉尼娜？,拉尼娜（LaNia）现象，是指赤道中东太平洋海表温度大范围持续异常偏冷的现象。LaNia在西班牙意为“小女孩”，正好与意为“圣婴”相反，也称为“反ElNio”。,拉尼娜期间（1988年12月）,拉尼娜盛期（1988.12-1989.2）热带太平洋海表面温度距平（红色为异常偏暖区，蓝色为异常偏冷区）。图中赤道中东太平洋甚至偏低约23之间。,正常年,厄尔尼诺,反厄尔尼诺（拉尼娜）,气压跷跷板：热带东太平洋与热带东印度洋气压场反相变化的跷跷板现象（南方涛动现象）。南方涛动指数（SOI）：塔希提（Tahiti）岛与达尔文（Darwin）岛之间的气压差。,沃克爵士（Sir.GilbertWalker）,南方涛动（SouthernOscillation）,南方涛动指数（SOI）,SOI0时，热带东太平洋气压高于西太平洋。东太平洋秘鲁区：海水温低，涌升流盛行赤道地区：盛行偏东信风强烈向西吹送澳洲北部及亚洲：会出现温暖潮湿的气候SOI0时，热带西太平洋的气压高过东太平洋信风减弱，东赤道太平洋秘鲁渔场附近的涌升流，所带来的冷海水的强度会衰减或停止同时海表面温度会升高，而澳洲及亚洲一带则会出现干燥的气候型态。SOI0时，且正值越大时，拉尼娜现象出现；SOI0时，且负值越大时，正是厄尔尼诺现象出现的时候,美国气象家雅各布皮叶克尼斯（JacobBjerknes）将厄尔尼诺（ElNio）与南方涛动（SouthernOscillation）合并为ENSO（音：恩索）。,JacobBjerknes,厄尔尼诺+南方涛动=ENSO（ElNio/SouthernOscillation）,ENSO,ENSO事件不仅仅作为一个事件发生，其发生往往带有突发性，且无明显规律可循，但是其大约27年发生一次，故又称ENSO循环。厄尔尼诺和拉尼娜则是ENSO循环过程中冷暖两种不同位相的异常状态。,厄尔尼诺也称为ENSO暖事件；拉尼娜也被称为ENSO冷事件。,ENSO的监测,ENSO监测区,Nino1+2(010S,9080W)Nino3(5N5S,15090W)Nino3.4(5N5S,170120W)Nino4(5N5S,160E150W),美国国家环境预测中心：用四个区的平均海温反映ElNino,80W,5N,5S,ENSO的评判标准在国际上还存在一定差别。,目前美国以Nino3.4区海表温度距平的3个月滑动平均值连续5次0.5（-0.5）定义为一次厄尔尼诺（拉尼娜）事件。,美国气候分析中心：,国际上通常使用的:将Nino3区海表温度距平指数至少连续6个月0.5（-0.5）定义为一次厄尔尼诺（拉尼娜）事件。,中国气象局国家气候中心主要以Nino综合区Nino1+2+3+4区的海温距平指数作为判定厄尔尼诺事件的依据。当NINO综合区海温距平指数0.5（-0.5），并预计这种状况能持续3个月及以上时，即认为进入厄尔尼诺（拉尼娜）状态。当NINO综合区海温距平指数0.5（-0.5）至少持续6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（拉尼娜）事件；如若该区指数0.5（-0.5）持续5个月，且5个月的指数之和4.0（4.0）时，也定义为一次厄尔尼诺（拉尼娜）事件。,ENSO对全球气候的影响，归根结底是ENSO影响大气环流变化而导致的结果。最早开始受到影响的是热带大气环流，其影响程度也最明显，相继与之相关的中、高纬度大气环流也随之变化，气候也将产生相应的变化。,ENSO对全球气候的影响,厄尔尼诺发生时，热带中东太平洋海温的迅速升高首先直接导致了中东太平洋及南美太平洋沿岸国家异常多雨，洪涝灾害频繁；同时使得热带西太平洋降水减少，印度尼西亚、澳大利亚一带发生严重干旱。,东部：洪灾西部：旱灾,显示美国东北部、西北部和加拿大西部、东亚一带出现暖冬。南美洲秘鲁、美国东南部则出现暴雨。,厄尔尼诺的影响（冬季）,厄尔尼诺的影响（夏季）,厄尔尼诺年夏季常常引起印尼、澳州东部和印度次大陆及南美东北部的干旱、赤道中东太平洋潮湿多雨；,拉尼娜对全球冬季及夏季气候的影响,ENSO是影响年际气候变化的最强信号。但是在气候系统的各圈层中，除了包含水圈和大气圈外，还包括冰雪圈、岩石圈和生物圈。此外，至少还包括太阳活动以及地球物理因素等影响我国气候。上述各因素都有各自的变化规律和特征，因素之间又是相互影响，相互制约的。因此ENSO事件发生后，成为影响我国气候变化的主要因素，但绝不是唯一的影响因素。,ENSO对我国气候的影响,ElNino年对中国夏季降水的影响,ENSO对我国气候的影响,对我国夏季降水的影响,ElNino次年对中国降水的影响,LaNina年对中国夏季降水的影响,ENSO对我国气候的影响,在厄尔尼诺年我国常常出现暖冬凉夏，特别是我国东北地区由于夏季温度偏低，出现低温冷害的可能性较大。厄尔尼诺发生后，我国当年冬季温度偏高的概率较大，1951年-2000年以来发生过15次厄尔尼诺现象，有14次我国出现了暖冬。拉尼娜年我国则容易出现冷冬热夏；,ENSO对我国气候的影响,在西太平洋和南海地区生成及登陆我国的台风个数，厄尔尼诺年比常年少，拉尼娜年比常年多。,西