SST年循环对El Nio事件局地海气过程的影响
李海燕1，张文君1*，何金海1，王亚兰1
【摘 要】摘要： 利用Hadley中心逐月海表温度、欧洲中心ERA-40的10 m风场及CMAP降水资料探讨了年循环对热带太平洋El Ni?o海气相互作用过程的影响。尽管El Ni?o对应的海表温度异常主要出现在赤道东太平洋，经向上呈南北对称分布，然而其对应的大气响应在El Ni?o年衰减阶段却有着强的向南移动特征。在El Ni?o发展年的11月之前，强的西风和降水异常主要出现在赤道中太平洋；在12月份之后，赤道上的西风和降水异常迅速南移至5°S，随后西风一直维持在该位置直至衰亡。同时，西太平洋负降水和反气旋异常向北移动。这种SST异常与其大气响应的经向移动不一致，主要是由热带中太平洋气候态SST的季节性南移导致的。由于对流与海温之间存在非线性关系，即当总SST超过一定的阈值，对流降水才会迅速增强；因此相应的对流响应也随着总海温的南移而南移，风场响应也同时南移。此外，南半球增强的对流会通过经向环流进一步抑制北半球的降水，从而使西太平洋负降水和反气旋异常增强并北移。通过分析有/无年循环的两组数值试验结果验证了上述结论，即有年循环的试验较真实地模拟出了观测中异常西风南移和西北太平洋反气旋异常的出现；无年循环试验尽管能模拟出El Ni?o年赤道中太平洋的西风异常，但其却没有南北向的移动，西北太平洋的反气旋也没有出现。因此，热带中太平洋气候态暖海温的季节循环对El Ni?o事件大气响应有着至关重要的作用。 【期刊名称】海洋学报（中文版） 【年(卷),期】2016(000)001 【总页数】13
【关键词】El Ni?o；年循环；大气响应南移
1 引言
ENSO是El Nio和Southern Oscillation的合称，是由热带大尺度海洋和大气相互作用而产生。它是全球年际变率中最强的气候信号，也是探索季节至年际尺度预测最有希望的途径之一。虽然ENSO的信号主要发生在热带太平洋，然而，它能引起全球范围的气候异常[1—8]。因此，ENSO相关的海气相互作用问题一直是国内外学者研究的热点；正确认识ENSO局地海气相互作用过程对于提高全球气候监测和预测具有重要的科学价值和指导意义。
自从Bjerknes[9]把大尺度海气相互作用联系起来形成ENSO现象的概念后，大气和海洋科学家围绕ENSO的观测特征、循环机理和可预报性等开展了广泛的研究[10—13]。过去几十年，对于ENSO海气相互作用过程，尤其是ENSO循环机理的物理解释逐步趋于完善[14—25]。Bjerknes[9]最早提出的正反馈理论很好地解释了ENSO发展阶段海表温度(SST)距平快速增长的机理，但是不能解释ENSO冷、暖事件的循环发生。20世纪80年代延迟振子理论[15]引入了负反馈机制来解释El Nio和La Nia事件之间的循环，其机理主要考虑了热带海洋波动在ENSO循环中的作用。在海气耦合过程中，热带海洋受到异常西风强迫时，除了激发向东的暖性Kelvin波，同时也产生向西传播的冷性Rossby波，这种冷性Rossby波传至西太平洋沿岸，反射成为冷性Kelvin东传，冷性Kelvin波将赤道西太平洋的冷异常信号带到赤道中东太平洋，导致El Nio事件的终止，La Nia事件的发展。然而有学者指出太平洋西边界并不存在一个严格意义上的刚壁边界[26—27]，因此Rossby波的反射也不一定成立。在此基础上，Jin[17—18]提出了充放电(热)振子理论。根据Sverdrup理论，
在El Nio时期，赤道太平洋的西风异常会产生从赤道向两极的经向质量输送，将赤道地区暖水向赤道外输送，从而使得赤道温跃层不断抬升变浅，当其深度浅于气候态时，异常冷的次表层海温通过东太平洋上翻作用使得SST降低并转为负距平，根据Bjerknes正反馈理论，此SST负距平将会快速增强，最终形成La Nia事件，反之亦然。后来的一些研究引入了其他的负反馈机制作为补充，使得ENSO循环理论得到不断地完善[19—20]。
尽管ENSO的循环机理已被很好地解释，但是由于ENSO的复杂性和多变性[11，28—29]，人们对ENSO的认识仍在很多方面有待加强。例如，过去对ENSO经向尺度特征及其作用机理一直都没有很好地理解，最近几年的研究发现，ENSO经向尺度存在着冷暖事件的不对称性和显著的年代际变化特征，并从理论上解释了这个观测的特征[30—33]。ENSO纬向位置也发生了明显的变异，一类新的El Nio事件在观测中被发现，其中心不像传统的El Nio处于赤道东太平洋，而是位于赤道中太平洋日界线附近[34—42]。这类新的El Nio事件引起的气候异常与传统事件差异显著，有些区域甚至相反[43—55]。尽管两类El Nio的存在已被科学界接受，然而La Nia是否也可分为两类，目前仍有争议[56—62]。
ENSO现象中还存在着一个目前未被很好理解的现象，那就是ENSO季节锁相问题。一般而言，El Nio事件通常开始于北半球春季或者夏季，在秋季、冬季达到成熟，于第二年春季快速衰减。ENSO显著的季节锁相现象说明ENSO变率与季节循环存在着强的相互作用。尽管一些可能的机理被尝试用来解释ENSO的季节锁相问题，如赤道太平洋海洋波动的季节增幅[63]和热带西北太平洋大气响应的负反馈机制[64]，但目前对于ENSO季节锁相的物理机制仍不
SST 年循环对 El Ni
