用于厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)研究的海气耦合模式:以对我国三个环流型模式(CGCMs)的评估为例

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作者 张荣华 尹露莹 +9 位作者 高川 王宏娜 刘思颖 智海 陈林 康贤彪 俞永强 宋振亚 吴统文 吴方华 《海洋与湖沼》 北大核心 2025年第3期475-501,共27页

基于数理方程的海气耦合模式是研究厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)的有效工具。由于ENSO模拟性能强烈地依赖于模式的构建及海气过程的表征,目前已发展了各类复杂程度不同的海气耦合模式,包括中间型耦合模式... 基于数理方程的海气耦合模式是研究厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)的有效工具。由于ENSO模拟性能强烈地依赖于模式的构建及海气过程的表征,目前已发展了各类复杂程度不同的海气耦合模式,包括中间型耦合模式(Intermediate coupled models,ICMs)、混合型耦合模式(Hybrid coupled models,HCMs)和完整的环流型耦合模式等。其中最为复杂的是基于原始方程组的海气耦合环流模式(Coupled general circulation models,CGCMs),它们均由描述大气和海水运动的大气环流模式(Atmospheric general circulation models,AGCMs)和海洋环流模式(Oceanic general circulation models,OGCMs)所组成,包含了广泛而尽可能详尽的物理过程及参数化方案;采用全变量(一个状态变量可分为气候态部分和年际异常部分)和海气间的完全耦合。早期发展的CGCM常常会出现气候漂移现象,对气候平均态和ENSO模拟等会出现较大的模式误差,为此需要采用通量修正(flux corrections)等方法,以减小平均态模拟的系统性误差;这类模式不仅对计算资源有更高的要求,其调试与优化也面临巨大技术挑战。经过几十年的发展和改进,当前使用的CGCMs已经能够真实地再现与ENSO相关的海气变量年际异常的时空结构及演变,这些在耦合模式国际比较计划第6阶段(Coupled model intercomparison project phase 6,CMIP6)模拟中已得到清晰体现上。目前我国不同科研机构和业务单位已发展了CGCMs,其中较为成熟和广泛应用并有大量成果公开发表的CGCMs包括中国科学院大气物理研究所、自然资源部第一海洋研究所和中国气象局等所研发的CGCM系统。经过长期不懈的努力,目前这些CGCMs无须进行偏差或通量校正已能成功地应用于气候模拟、预测和预估等,展现了其对气候平均态和多尺度气候变率等方面数值模拟的良好性能。例如,这些CGCMs对ENSO现象的表征能力已有极大的改进和提高,已广泛应用于ENSO模拟和预测应用之中。然而,目前基于CGCMs对ENSO的数值模拟和预测仍存在着较大的不确定性和模式间差异性。本文将评估这些CGCMs对ENSO模拟的现状和未来发展方向,指出CGCMs所存在的问题和需要改进之处。这些分析和评估为未来ENSO数值模拟和预测的改进和发展提供了有价值的科学指导。 展开更多

关键词 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO) 海气相互作用 耦合环流模式(CGCMs) ENSO模拟性能 模拟偏差和不确定性

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MEPM模型:基于深度学习的多变量厄尔尼诺-南方涛动预测模型 被引量：1

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作者 方巍 张霄智 齐媚涵 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2024年第3期285-297,共13页

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是发生在热带太平洋年际时间尺度的海-气相互作用的异常现象,并由Nino3.4指数表征其发生情况;除此之外,ENSO与众多极端气候事件密切相关。因此,有效的ENSO预测对于预防极端气候事件和深入研究全球气候变化具有... 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是发生在热带太平洋年际时间尺度的海-气相互作用的异常现象,并由Nino3.4指数表征其发生情况;除此之外,ENSO与众多极端气候事件密切相关。因此,有效的ENSO预测对于预防极端气候事件和深入研究全球气候变化具有重要意义。然而,目前基于深度学习的ENSO预测大多数是预测一个指数或者单一变量,对于模拟多气候要素下的ENSO预测研究较少。通过提出一种利用多气候变量的ENSO预测模型——MEPM模型,其中包括多变量信息提取模块(MIEM)和时空融合模块(STFM),捕获不同气候变量在时空上的相互依赖性,进而提高ENSO预测的准确性。选取了纬向风应力异常(τ_(x))、经向风应力异常(τ_(y))、海表温度异常(SSTA)和海表下150 m温度异常(SSTA150)4个变量的距平值进行ENSO预测。结果表明:MEPM模型在提前11个月的Nino3.4指数相关技巧上分别比北美多模型集合中的动力预报系统CanCM4、CCSM3和GFDL-aer04高10%、20%和14%。此外,MEPM模型在中期Nino3.4指数相关技巧上显著优于其他深度学习模型,并可提供长达17个月的有效预测。 展开更多

关键词 气候变化 厄尔尼诺-南方涛动 多气候变量 深度学习 时空序列预测 卷积神经网络

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用于厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)研究的海气耦合模式综述:中间型和混合型模式 被引量：7

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作者 张荣华 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-23,共23页

厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)是地球气候系统中最强的年际变率信号,起源于热带太平洋海气相互作用过程,并对全球的天气和气候等产生显著的影响。过去几十年来,广泛、深入而细致的海气相互作用研究致力于... 厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)是地球气候系统中最强的年际变率信号,起源于热带太平洋海气相互作用过程,并对全球的天气和气候等产生显著的影响。过去几十年来,广泛、深入而细致的海气相互作用研究致力于发展和改进海气耦合模式以用于ENSO模拟和预测,各种类型的海气耦合模式应运而生。经过半个多世纪的努力,ENSO数值模式及其应用已经取得了巨大进展,包括已发展了一些高度理想化的概念(concept)模型来解释ENSO准周期性循环(包括正负反馈机制等);同时也已发展了几类复杂程度不同的海气耦合模式并用于对ENSO的真实模拟和实时预测等研究,尤其是已能提前6个月或更长时间对ENSO事件的发生和发展等进行有效的实时预测。其中最为复杂的模式是基于原始方程组的大气环流模式(Atmospheric General Circulation Models,AGCMs)与海洋环流模式(Oceanic General Circulation Models,OGCMs)等所组成的环流型耦合模式(Coupled General Circulation Models,CGCMs),这类模式变量取为完全变量的形式(如总的海表温度场,其可以分解为气候态部分和年际异常部分),还考虑了尽可能详尽的物理过程及其参数化方案。中间型耦合模式(Intermediate Coupled Models,ICMs)是一类介于高度理想化概念模型与复杂的环流型耦合模式之间的简化模式,其对应的控制方程组采用距平形式,直接取大气和海洋年际异常场作为预报变量(如海表温度年际异常),而相应的气候平均态部分则由对应的观测资料来给定;大气与海洋模式间的耦合采用异常耦合(anomaly coupling)。混合型耦合模式(Hybrid Coupled Models,HCMs)是另一类简化的海气耦合模式,其中海洋或大气模式有一个分量模式采用了简化的距平类模式(类似于ICMs),而另一个分量模式则采用环流型模式(General Circulation Models,GCMs);如可采用统计的大气风应力年际异常模式与OGCM间的耦合而构建一种HCMOGCM,也可采用简化的海洋距平类模式(如ICM中的海洋分量模式)与AGCM间的耦合而构建另一种HCMAGCM。历史上,ICMs、HCMs和CGCMs等这几类耦合模式都在ENSO理论体系的发展、数值模拟和实时预测等方面都起到了重要作用。本文主要回顾作者与合作者所研发的ICMs和HCMs的构建、特点和应用例子等。 展开更多

关键词 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO) 海气相互作用 中间型耦合模式 混合型耦合模式 ENSO模拟性能

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黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺-南方涛动现象的关系 被引量：10

4

作者 杨龙奇 许东峰 +2 位作者 徐鸣泉 隋丹丹 吴品煌 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期17-26,共10页

在黑潮入侵南海强弱的问题上,到底是太平洋年代际变化(Pacific Decadal Oscillation,PDO)还是厄尔尼诺-南方涛动(El Nio-Southern Oscillation,ENSO)现象在起关键作用,目前还存在着较大争议。本文先以高盐水作为黑潮入侵强弱的示踪物,... 在黑潮入侵南海强弱的问题上,到底是太平洋年代际变化(Pacific Decadal Oscillation,PDO)还是厄尔尼诺-南方涛动(El Nio-Southern Oscillation,ENSO)现象在起关键作用,目前还存在着较大争议。本文先以高盐水作为黑潮入侵强弱的示踪物,用120°E断面的高盐水数据和北赤道流分叉点(North Equator Current Bifurcation,NEC-Y)的南北变动进行相关分析,接着,进一步用学者所用的黑潮入侵指数(KI指数,Kuroshio intrusion index和NEC指数,North Equatorial Current index)与北赤道流分叉点南北变动进行相关分析。最后,用EMD(Empirical Mode Decomposition)方法和相关关系分析法分别分析了PDO指数、Nio3.4指数与北赤道流分叉点南北变动的关系并用NECP风场数据探讨其影响机制。结果表明:(1)通过对120°E断面的高盐水的KI指数、NEC指数与NEC-Y的相关分析,表明了北赤道流分叉点的南北变动能够很好地指代黑潮入侵南海的强弱;(2)通过PDO指数和Nio3.4指数与北赤道流分叉点的南北变动的相关性分析,发现PDO指数、Nio3.4指数与北赤道流分叉点的南北变动都具有较好的相关性,都在0.5水平。这些良好的相关性表明了PDO和ENSO对黑潮入侵南海的强弱都具有重要的影响;(3)当处于厄尔尼诺年(拉尼娜)时,赤道太平洋发生西(东)风异常,使得北赤道流分叉点偏北(南),使吕宋岛东侧的黑潮流速减弱(加强),黑潮入侵南海增强(减弱);当PDO处于暖(冷)阶段时,会加强热带太平洋的西(东)风异常,使得黑潮入侵南海增强(减弱)。 展开更多

关键词 黑潮入侵 北赤道流分叉点 太平洋年代际变化 厄尔尼诺-南方涛动

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具广义非线性阻尼项的11年周期太阳循环强迫厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)系统的周期解问题

5

作者 李晓静 陈绚青 +1 位作者 严静 曹毅 《应用数学》 CSCD 北大核心 2016年第3期619-624,共6页

本文讨论一类厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)系统的周期解问题.首先建立一类具广义非线性阻尼项的11年周期太阳循环强迫厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)系统;其次得到对应无阻尼系统的精确解,以及得到对应自治系统的周期解不存在性结果;再次运用Mawhi... 本文讨论一类厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)系统的周期解问题.首先建立一类具广义非线性阻尼项的11年周期太阳循环强迫厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)系统;其次得到对应无阻尼系统的精确解,以及得到对应自治系统的周期解不存在性结果;再次运用Mawhin重合度理论,得到该模型的周期解存在性结果,推广了已有的结果;最后举例证明本文结果的正确性. 展开更多

关键词 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)系统 广义非线性阻尼项 周期解

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厄尔尼诺-南方涛动海-气振子系统的同伦映射解（英文）

6

作者 史娟荣 林万涛 莫嘉琪 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期437-448,共12页

厄尔尼诺-南方涛动是一个涉及赤道太平洋海-气交互作用的年际现象.本文的目的是创建一个求解厄尔尼诺-南方涛动模型非线性系统的渐近方法.首先利用线性齐次常微分系统的特征值理论得到了对应初值问题的解,并以此解为原系统的零次近似解... 厄尔尼诺-南方涛动是一个涉及赤道太平洋海-气交互作用的年际现象.本文的目的是创建一个求解厄尔尼诺-南方涛动模型非线性系统的渐近方法.首先利用线性齐次常微分系统的特征值理论得到了对应初值问题的解,并以此解为原系统的零次近似解,然后利用同伦映射关系式依次构造原系统的各次迭代解,最后在这基础上借助同伦映射方法研究了厄尔尼诺南方涛动系统海-气振子对应问题的渐近解,并证明了得到的渐近解的一致有效性.从得到的结果看出,同伦映射方法能够用于分析厄尔尼诺-南方涛动系统在赤道东太平洋中的海表温度异常和海-气振子的温跃层深度异常. 展开更多

关键词 非线性 厄尔尼诺-南方涛动 海-气振子

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2015—2020年中国臭氧污染时空演化及其与厄尔尼诺-南方涛动的关系研究 被引量：3

7

作者 杨艺科 王晓红 +4 位作者 凌元锦 陆庆恒 秦靖蒿 李晓艺 于乐江 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期895-903,共9页

为研究2015—2020年我国近地面臭氧(O_(3))污染时空演化特征以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)对我国O_(3)污染的影响,本文基于2015—2020年我国近1500个监测站点的O_(3)浓度数据(不包括港澳台地区数据),综合运用空间自相关、热点分析、异常... 为研究2015—2020年我国近地面臭氧(O_(3))污染时空演化特征以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)对我国O_(3)污染的影响,本文基于2015—2020年我国近1500个监测站点的O_(3)浓度数据(不包括港澳台地区数据),综合运用空间自相关、热点分析、异常值分析及回归分析,研究2015—2020年我国O_(3)污染的时空演化、浓度异常特征及其与ENSO事件和气象因素的关系.结果表明:(1)2015—2019年我国O_(3)污染集聚效应不断增强,但2020年显著降低.(2)我国O_(3)浓度呈先升高(2015—2018年)后下降(2018—2020年)的特征,2017年、2018年O_(3)年均浓度分别较上一年升高8.72%、1.76%,2019年、2020年O_(3)年均浓度分别较上一年下降3.60%、3.66%.除2019年、2020年外,O_(3)浓度高值聚集区站点的O_(3)浓度峰值和高值天数(日均值大于120μg/m^(3)的天数)均大于O_(3)浓度低值聚集区站点.(3)O_(3)高浓度时期为每年的4—10月.O_(3)高浓度区域春、夏两季以华北为核心,秋季向华南和东南地区转移.(4)回归分析表明,我国O_(3)浓度正异常与ENSO负相拉尼娜相关,O_(3)浓度负异常与ENSO正相厄尔尼诺相关.我国东南部O_(3)浓度异常主要受ENSO期间太阳辐射异常和降水异常的影响,而西部和北部地区O_(3)浓度异常主要受ENSO期间风速异常的影响.研究显示,2015—2020年我国O_(3)平均浓度呈先升高后降低的变化趋势,O_(3)高浓度时期以春、夏两季为主,O_(3)高浓度区域随季节而发生变化,且不同区域O_(3)污染变化特征不同,ENSO对我国不同区域O_(3)污染的影响机制不同. 展开更多

关键词 臭氧(O_(3)) 时空演化 浓度异常 回归 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)

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厄尔尼诺-南方涛动影响下月尺度水文模型参数可移植性 被引量：3

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作者 陈浩 许月萍 +1 位作者 郑超昊 郭玉雪 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期75-82,共8页

以浙江省3个流域作为研究对象,采用两参数月水量平衡模型(XM模型)和四参数月水量平衡模型(ABCD模型),结合极大似然不确定性估计方法(GLUE)对水文模拟的不确定性区间进行估计,在此基础上,研究不同模型在ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)和不同流... 以浙江省3个流域作为研究对象,采用两参数月水量平衡模型(XM模型)和四参数月水量平衡模型(ABCD模型),结合极大似然不确定性估计方法(GLUE)对水文模拟的不确定性区间进行估计,在此基础上,研究不同模型在ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)和不同流域地理情况下的参数移植能力。结果表明,厄尔尼诺时期的参数移植至拉尼娜时期,模型模拟效果要略好于拉尼娜时期的参数移植至厄尔尼诺时期;参数少的模型(XM模型)参数移植合格率要优于参数多的模型(ABCD模型);相邻流域间的参数移植效果要明显优于距离较远的流域;ABCD模型具有更好的空间可参数移植能力。 展开更多

关键词 水文模型 参数移植性 月尺度 ABCD模型 厄尔尼诺-南方涛动

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赤道太平洋障碍层的年际演变及其与厄尔尼诺-南方涛动事件的关联

9

作者 梁昌硕 潘爱军 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期373-380,共8页

利用2004-2017年BOA_Argo网格数据集系统分析了赤道太平洋障碍层厚度的年际演变及其与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件的关联.在年平均意义上,热带太平洋障碍层在暖池区存在明显的年际变动,其厚度变化幅度可达15m以上.多变量经验正交函数... 利用2004-2017年BOA_Argo网格数据集系统分析了赤道太平洋障碍层厚度的年际演变及其与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件的关联.在年平均意义上,热带太平洋障碍层在暖池区存在明显的年际变动,其厚度变化幅度可达15m以上.多变量经验正交函数分解的主模态表明:西太平洋暖池区降水与障碍层的异常场分布型态吻合,都呈现明显的东(正)西(负)反相位分布,降水的正(负)异常造成了障碍层的正(负)异常;且与ENSO事件高度相关(相关系数0.87),存在显著的2~4年的年际变化主周期信号.针对赤道太平洋障碍层的纬向迁移分析表明:对应于厄尔尼诺(拉尼娜)年,赤道太平洋偏厚的障碍层位置显著东(西)移,且与暖池东部边缘和海表盐度(SSS)锋的纬向迁移大致处于同一位相.在大多数情况下,较厚的障碍层局限于暖池的东部边缘内(170°W以西),位于SSS锋附近或偏西;SSS锋附近的障碍层可能归因于水平平流、强降水及开尔文波.在2015年9月至2016年2月期间,赤道中太平洋的SSS锋消失,对应着厚障碍层的消失,表明厚障碍层的位置与西太平洋暖池东部边缘内SSS锋的纬向位置密切相关. 展开更多

关键词 赤道太平洋 障碍层 厄尔尼诺-南方涛动 多变量经验正交函数 海表盐度锋

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1957-2007年汾河上游径流变异特征及其影响因素

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作者 陈之鸿 郝慧清 +3 位作者 张琴琴 王凯妍 赵娟 郝永红 《天津师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期44-51,共8页

利用水文变异诊断系统分别在年和季节尺度上对汾河上游静乐站监测的径流量进行变异点诊断,并采用多元分析法计算降水、潜在蒸散发和人类活动对径流量突变的贡献程度.在分析流域变异特征的基础上,应用小波分析法探究径流量、降水和潜在... 利用水文变异诊断系统分别在年和季节尺度上对汾河上游静乐站监测的径流量进行变异点诊断,并采用多元分析法计算降水、潜在蒸散发和人类活动对径流量突变的贡献程度.在分析流域变异特征的基础上,应用小波分析法探究径流量、降水和潜在蒸散发与厄尔尼诺-南方涛动现象(EI Nino-Southern Oscillation,ENSO)的关系.结果表明:①汾河上游径流的变异点为1970年,研究期间径流量有明显下降的趋势;②降水量和潜在蒸散发对径流量变异的贡献率分别为38.46%、-24.73%;③径流量在不同季节对影响因子的敏感性存在差异,春季潜在蒸散发对径流量的影响最大,而夏季径流量主要受人类活动影响;④降水和潜在蒸散发与ENSO事件的关系在变异点前后发生了显著变化. 展开更多

关键词 汾河上游 径流变异 趋势变异诊断 厄尔尼诺-南方涛动 相关分析

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低频风应力强迫减弱数值模式中厄尔尼诺多样性

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作者 张琪 连涛 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1-9,共9页

厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)包括低频海-气耦合和高频过程,但ENSO动力学中的非线性阻碍了两者对ENSO发展贡献的定量分析。最近的一项工作提出了在线低通滤波技术,通过去除模型中海-气耦合过程中风应力的高频... 厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)包括低频海-气耦合和高频过程,但ENSO动力学中的非线性阻碍了两者对ENSO发展贡献的定量分析。最近的一项工作提出了在线低通滤波技术,通过去除模型中海-气耦合过程中风应力的高频部分,从而研究低频海-气相互作用对ENSO动力学的影响。本文通过比较使用和不使用在线低通滤波模块的模式,发现去除高频风力后会延长ENSO的周期,并降低厄尔尼诺现象的多样性,这证实了高频过程在厄尔尼诺多样性的成因中起着至关重要的作用。 展开更多

关键词 耦合模式 在线低通滤波 厄尔尼诺-南方涛动

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CMIP5模式对春季北极涛动影响后期冬季ENSO不对称性的模拟能力分析 被引量：2

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作者 郑玉琼 陈文 陈尚锋 《大气科学》 CSCD 北大核心 2020年第2期435-454,共20页

根据观测资料的研究指出春季北极涛动(Arctic Oscillation, AO)对随后冬季厄尔尼诺-南方涛动(El Nino–Southern Oscillation, ENSO)的影响具有明显不对称性。春季AO处于正位相时,它对随后冬季厄尔尼诺(El Nino)事件的影响显著,然而春... 根据观测资料的研究指出春季北极涛动(Arctic Oscillation, AO)对随后冬季厄尔尼诺-南方涛动(El Nino–Southern Oscillation, ENSO)的影响具有明显不对称性。春季AO处于正位相时,它对随后冬季厄尔尼诺(El Nino)事件的影响显著,然而春季AO负位相对随后冬季拉尼娜(La Nina)的影响不明显。本研究分析了30个来自CMIP5的耦合模式对春季AO与随后冬季ENSO不对称性关系的模拟能力。30个CMIP5耦合模式中,只有CNRM-CM5和GISS-E2-H-CC模式能较好地抓住春季AO与冬季ENSO的联系。进一步分析这两个模式中春季AO与冬季ENSO的不对称性关系,发现CNRM-CM5模式能较好地再现春季AO与冬季ENSO的非对称关系,即春季AO正(负)位相会导致赤道中东太平洋出现El Nino(La Nina)型海表温度增暖(冷却)。然而,GISS-E2-H-CC模式的模拟结果显示,春季AO对随后冬季ENSO的影响是对称的。本文随后解释了CNRM-CM5(GISS-E2-H-CC)模式能(不能)模拟出春季AO与冬季ENSO不对称关系的原因。对于CNRMCM5模式,在春季AO正位相年,副热带西北太平洋上空存在明显的异常气旋和正降水异常,正降水异常通过Gill型大气响应对赤道西太平洋异常西风的形成和维持起着重要作用,异常西风通过激发向东传播的暖赤道Kelvin波对随后冬季El Nino事件的发生产生显著的影响;然而,在春季AO负位相年,副热带北太平洋的异常反气旋和负降水异常较弱,导致赤道西太平洋的异常东风不明显,因此,春季AO负异常对随后冬季La Nina的影响不显著。所以,CNRM-CM5模式能够较好地抓住春季AO对随后冬季ENSO事件的非对称性影响。相比之下,对于GISS-E2-H-CC模式,春季AO正(负)位相年副热带西北太平洋上存在显著的正(负)降水异常,通过Gill型大气响应在赤道西太平洋激发出明显的异常西(东)风从而影响随后冬季的El Nino(La Nina)事件。因此,在GISS-E2-H-CC模式中,春季AO对随后冬季ENSO具有对称性影响。另外,模式捕捉春季AO对随后冬季ENSO非对称性影响的能力与模式对春季AO空间结构的模拟能力有一定的联系。 展开更多

关键词 春季北极涛动 厄尔尼诺-南方涛动 不对称性 CMIP5(Coupled Model Intercomparison PROJECT Phase 5)模式

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自然过程和陆源人类活动对黄海浒苔绿潮年变化的影响分析及机制研究

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作者 徐淑雯 徐丽丽 +4 位作者 何佩东 高清清 曹兵 刘吉堂 郭茂华 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2024年第4期88-99,共12页

利用2008—2022年浒苔覆盖面积、水文气象观测资料、再分析数据以及各类经济指标等数据,从自然过程和人类活动影响两大方面综合分析了黄海浒苔绿潮发生面积呈现波动性年变化的原因。研究发现:正常情况下厄尔尼诺次年浒苔覆盖面积较正常... 利用2008—2022年浒苔覆盖面积、水文气象观测资料、再分析数据以及各类经济指标等数据,从自然过程和人类活动影响两大方面综合分析了黄海浒苔绿潮发生面积呈现波动性年变化的原因。研究发现:正常情况下厄尔尼诺次年浒苔覆盖面积较正常偏多(副热带高压较常年加强西伸,导致降水偏多偏强;厄尔尼诺次年有效积温天数偏多,有效积温偏强),拉尼娜次年浒苔覆盖面积以偏少为主。夏季苏北海域大风天数和偏北风持续时间对浒苔最大覆盖面积的极值年有很好的指示意义,同时降雨量与浒苔最大覆盖面积为中等程度的正相关。浒苔年最大覆盖面积与连云港、青岛和盐城3个市的年总产值增加值呈现高度正相关。综上说明,浒苔年最大覆盖面积的年际波动变化是气候尺度厄尔尼诺-南方涛动事件、季节尺度天气系统以及年际尺度人类经济生产活动三者共同影响的结果。 展开更多

关键词 浒苔最大覆盖面积 厄尔尼诺-南方涛动 降水量 大风天数 偏北风 国内生产总值

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LASG耦合气候系统模式FGCM-1.0 被引量：12

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作者 俞永强 郑伟鹏 +1 位作者 张学洪 刘海龙 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1677-1687,共11页

本文描述了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)最新发展的一个耦合气候系统模式的基本性能.该模式是在LASG灵活的全球耦合气候系统模式(英文缩写为FGCM)的初始版本FGCM-0的基础上发展而来的,... 本文描述了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)最新发展的一个耦合气候系统模式的基本性能.该模式是在LASG灵活的全球耦合气候系统模式(英文缩写为FGCM)的初始版本FGCM-0的基础上发展而来的,是该系列耦合模式的第二个版本,即FGCM-1.0.FGCM-1.0通过一个通量耦合器将大气、海洋和海冰三个分量模式耦合在一起,其中海洋分量模式是LASG发展的一个涡相容分辨率(eddy-permitting)全球海洋环流模式,大气和海冰分量模式则为美国国家大气研究中心(NCAR)的大气环流模式CAM2和海冰模式CSIM4.耦合模式完整地考虑了海气界面上的动量、热量和淡水通量交换,尽管在模式中没有使用任何形式的人为的通量调整或者通量距平方案,模式还是比较合理地模拟出基本的气候形态.通过对该耦合模式长期积分结果的进一步分析发现,模式能够比较好地模拟出厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)以及印度洋偶极子事件的基本特征;与FGCM系列耦合模式的最初版本FGCM-0相比,FGCM-1.0模拟的北赤道逆流(NECC)和ENSO循环更加真实. 展开更多

关键词 气候系统模式 海洋模式 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)

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条件非线性最优扰动法在大气与海洋目标观测研究中的应用 被引量：3

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作者 穆穆 王强 +1 位作者 段晚锁 姜智娜 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1001-1011,共11页

对近年来用条件非线性最优扰动法研究大气与海洋目标观测问题的部分工作进行了总结,主要涉及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件、黑潮路径变异事件以及阻塞事件。通过研究这些事件发生的最优前期征兆(OPR)和最快增长初始误差(OGE),发现这些... 对近年来用条件非线性最优扰动法研究大气与海洋目标观测问题的部分工作进行了总结,主要涉及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件、黑潮路径变异事件以及阻塞事件。通过研究这些事件发生的最优前期征兆(OPR)和最快增长初始误差(OGE),发现这些事件的最优前期征兆和最快增长初始误差分别具有空间的高度相似性及其伴随的局地性特征。理想回报试验表明,如果在ENSO事件和黑潮路径变异事件的最快增长初始误差和最优前期征兆所确定的扰动大值区减小初始场误差,上述事件的预报技巧会大幅度提高;最优前期征兆和最快增长初始误差的空间相似性使得在同一敏感区域增加额外观测,不仅有助于捕捉上述异常事件的前期信号,还可以有效减小初始误差,从而提高对该事件的预报技巧。阻塞事件爆发的最优前期征兆和最快增长初始误差的空间相似性和局地性特征在其目标观测研究中的应用,应该是深入研究的课题。 展开更多

关键词 条件非线性最优扰动 目标观测 厄尔尼诺-南方涛动 黑潮路径变异 阻塞

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基于集成GCN-Transformer网络的ENSO预测模型 被引量：3

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作者 杜先君 李河 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期156-165,共10页

厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)是热带太平洋海表面温度发生异常的现象,会导致冰雹、洪水、台风等极端天气的出现,因此对ENSO的准确预测意义重大。本文设计了集成GCN-Transformer(GCNTR)模型,首先运用Tran... 厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)是热带太平洋海表面温度发生异常的现象,会导致冰雹、洪水、台风等极端天气的出现,因此对ENSO的准确预测意义重大。本文设计了集成GCN-Transformer(GCNTR)模型,首先运用Transformer网络的全局特征聚焦能力对数据特征进行编码,然后结合GCN提取图数据特征的能力,最后引入特征融合门控机制将经过编码的特征和GCN提取的特征进行融合,实现ENSO的精确预测。结果表明,GCNTR模型实现了对ENSO提前20个月的预测,比ENSOTR多了3个月,比Transformer多了5个月,并且模型绝大部分的预测精度优于其他模型。与现有的方法相比,GCNTR模型能够实现对ENSO更好的预测。 展开更多

关键词 厄尔尼诺-南方涛动 图卷积神经网络 TRANSFORMER GCNTR

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基于卫星地转流线的表层黑潮入侵南海的年际与年代际变化

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作者 杜小彤 梁朋 杨丽娜 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第2期294-307,共14页

黑潮入侵对南海的动力和生态环境变化有重要影响,为研究其年际和年代际变异规律,本文基于卫星高度计数据和黑潮地转流线形态,量化了黑潮流套和分支入侵南海的时空变化,并统计分析了二者流量的年际、年代际变异与太平洋年代际振荡(Pacifi... 黑潮入侵对南海的动力和生态环境变化有重要影响,为研究其年际和年代际变异规律,本文基于卫星高度计数据和黑潮地转流线形态,量化了黑潮流套和分支入侵南海的时空变化,并统计分析了二者流量的年际、年代际变异与太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)和厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)的关系。研究结果表明:①在年际尺度上,当PDO指数处于负位相时,Niño3.4指数与流套入侵流量呈负相关,相关系数达到−0.55(90%显著性检验为0.352),即当Niño3.4指数增大时,流套入侵减弱,Niño3.4指数减小时,流套入侵增强,这与ENSO对吕宋海峡处纬向风应力的调控作用有关,而当PDO指数处于正位相时,Niño3.4指数与黑潮流套入侵流量的相关系数仅为−0.07(90%显著性检验为0.549),两者之间不存在显著相关;PDO指数与黑潮分支入侵流量呈正相关,相关系数为0.50(90%显著性检验为0.296),这与PDO对副热带海区风应力旋度调控引起的北赤道流分叉点位置变化有关。②在年代际尺度上,在PDO指数暖(冷)位相期间,流套入侵流量与分支入侵流量均增大(减弱),两类入侵流量与PDO指数的相关系数分别为0.57和0.72(90%显著性检验为0.296),这与PDO造成的副热带海区风应力旋度的年代际变化造成的北赤道流分叉点位置变化密切相关。本研究量化并统计了不同黑潮入侵形态的流量及其年际和年代际变化规律,对于进一步理解黑潮入侵南海的时空演变和动力机制,提升黑潮入侵南海的可预报性具有一定的促进作用。 展开更多

关键词 黑潮入侵 厄尔尼诺-南方涛动 太平洋年代际振荡 年际变异 年代际变异

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西太平洋暖池冰期旋回中的类ENSO式演化及其驱动机制 被引量：1

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作者 张洋 徐继尚 +1 位作者 李广雪 刘勇 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期168-178,共11页

作为全球接受太阳辐射最多、表层海水温度最高的区域,西太平洋暖池区通过厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)和季风等过程影响着全球气候的变化。越来越多的沉积记录证明,在地质历史时期西太平洋暖池也存在类似于现... 作为全球接受太阳辐射最多、表层海水温度最高的区域,西太平洋暖池区通过厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)和季风等过程影响着全球气候的变化。越来越多的沉积记录证明,在地质历史时期西太平洋暖池也存在类似于现代ENSO过程的“类ENSO式”变化。而目前类ENSO式变化与冰期—间冰期旋回之间的响应关系和驱动机制及其与东亚季风的关联仍存在争议。本文利用位于暖池核心区的B10岩心浮游有孔虫氧同位素、Mg/Ca(质量分数比)和黏土矿物参数重建了暖池区氧同位素8期以来的古气候记录,并结合已有的热带海表温度记录、中国石笋氧同位素和南大洋地区海表温度记录,研究了西太平洋暖池冰期旋回中类ENSO状态的演化规律及其与东亚季风的关系,并探讨了暖池区类ENSO演化的驱动机制。结果发现:冰期时,西太平洋暖池区温跃层变浅,赤道东、西太平洋温差减小,同时,东亚夏季风减弱,暖池区降水量相对减少,与现代El Nino时期气候态类似;间冰期时,西太平洋暖池区温跃层加深,赤道东、西太平洋温差增大,东亚冬夏季风增强,暖池区降水量相对增加,与现代La Nina时期气候态类似。频谱分析结果表明,西太平洋暖池区海表温度的变化具有偏心率周期(96 ka)。冰消期时,低纬度太阳辐射量的增加,增大了纬向上的SST梯度,并使得次表层海水储存了更多的热量,积累的热量会通过调节次表层环流向暖池区的热传输,最终调控赤道太平洋地区Walker环流强度和ENSO活动的长期变化。而冰期时,南大洋地区降温所引起的东南信风和大洋环流异常可能对类ENSO式起到调控的作用。 展开更多

关键词 西太平洋暖池 厄尔尼诺-南方涛动 东亚季风 温跃层 太阳辐射量

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顾及ENSO的UT1-UTC预报干预模型 被引量：1

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作者 赵一沣 聂文锋 +1 位作者 徐天河 许艳 《导航定位学报》 CSCD 2023年第3期125-131,共7页

为了进一步提高地球自转参数(ERP)的预报精度,提出一种顾及ENSO的UT1-UTC预报干预模型:分析厄尔尼诺(El Niño)和拉尼娜(La Niña)现象对世界时与协调世界时之差(UT1-UTC)的短期影响;给出干预模型类别,以及干预模型作用时机的... 为了进一步提高地球自转参数(ERP)的预报精度,提出一种顾及ENSO的UT1-UTC预报干预模型:分析厄尔尼诺(El Niño)和拉尼娜(La Niña)现象对世界时与协调世界时之差(UT1-UTC)的短期影响;给出干预模型类别,以及干预模型作用时机的确定方法,并构建ERP预报干预模型。结果表明,采用干预事件的影响逐渐开始,并短暂影响的干预模型类别,基于拟合误差作为干预基础序列,结合提出的干预模型作用时机标准,提出的干预模型能够显著改善UT1-UTC的短期预报精度,预报跨度180 d的提升幅度在3 ms左右。 展开更多

关键词 地球自转参数预报 干预模型 厄尔尼诺-南方涛动 最小二乘外推和自回归模型 世界时与协调世界时之差(UT1-UTC)

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中国南方降水δ^(18)O年际变化响应ENSO机理的再分析

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作者 王权 袁莎悦 +3 位作者 翟秀敏 夏程尉 李毅 蓝江湖 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期914-919,共6页

中国南方石笋δ^(18)O记录已成为重建过去季风变化历史的重要载体,然而对石笋δ^(18)O记录的气候解译目前仍存在争议。本文基于模拟数据和气象观测数据建立了1979-2016年中国南方16个主要城市的降水δ^(18)O年际变化序列,并利用主成分... 中国南方石笋δ^(18)O记录已成为重建过去季风变化历史的重要载体,然而对石笋δ^(18)O记录的气候解译目前仍存在争议。本文基于模拟数据和气象观测数据建立了1979-2016年中国南方16个主要城市的降水δ^(18)O年际变化序列,并利用主成分分析方法提取了这些δ^(18)O序列的第一主成分。该主成分序列与海洋尼诺指数总体上呈现出显著正相关,表明厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)对中国南方降水δ^(18)O年际变化具有显著影响。进一步分析表明,ENSO主要通过控制孟加拉湾和南海等水汽上游地区对流强度和西太平洋副热带高压强度来对中国南方降水δ^(18)O施加影响,但水汽上游地区对流强度的作用可能更强。此外,降水δ^(18)O与ENSO在不同时段的相关性并非稳定,这可能影响石笋δ^(18)O对ENSO历史重建的准确性。 展开更多

关键词 降水δ^(18)O 厄尔尼诺-南方涛动 石笋 年际变化

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