由ENSO所诱发的降水的全球分布外文翻译资料

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由ENSO所诱发的降水的全球分布

Aiguo Dai and T. M. L. Wigley

National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado

摘要：虽然厄尔尼诺和南方涛动成因的降水异常研究已经很多，但是这些研究中有关降水的全球分布的研究并不充分。本文通过使用EOF分析方法对卫星观测的海洋降水资料和雨量测量器观测的降水资料进行分析，从而得到由ENSO所诱发的降水气候态异常的全球分布。结果表明：在ENSO期间，沃克环流对流中心的重新分布会引起热带地区较大的降水异常，而与太平洋、印度洋和大西洋上的季风系统相关的变化和他们与中纬度西风急流的相互作用会在副热带地区产生连贯的降水异常分布型。结果可以用来评估气候模式并预报由ENSO所诱发的降水异常。

1 引言

ENSO是全球降水范围变化的最重要影响因素之一（Dai et al，1997）。ENSO诱因降水分布记录在很多地区通过分析地面站的降水记录被记录（e.g.，Ropelewski and Halpert，1987，1989；Kiladis and Diaz，1989；Shabbar et al，1997；Dai et al，1997）。许多研究中有证实异常分布，但是，在海洋和不连续海岸线地区是不完整的，是全球模式和气候模型评估的缺陷（Dai et al，2000）。

Xie and Arkin（1997，henceforth X-A)将降水记录，卫星观测资料和来自从1979到今的全球区域月平均降水资料合成分析。根据1979－95年的数据，X-A证明ENSO冷和暖期间的全球模式合成分析降水有差别。但是，这些图并没有显示ENSO降水充分分布数据图，特别是陆地上（如，北美和澳大利亚）。这个很重要，因为合成分析方法检测出明显的降水分布。当用这些短期记录的时候，不能分离局部噪音的信号以及信号非常弱（能延伸至亚热带）。

用控制质量的月平均降水量的方法从1900到1988年数据和EOF方法分析，Dai et al（1997）得到了一个在全球陆地降水明显的ENSO模式。这里扩展这种分析，以涵盖海区X-A的数据（更新到1998年）。ENSO的EOF模式由混合数据通过设置季和年降水量演变而来。

还有得到比之前所有分析都更加完善的ENSO降水全球分布图，这些EOF图展现许多新的，从未被提起的特征。

2 资料和分析方法

月平均降水分布资料水平分辨率：2.5 °times;2.5 °，由Dai et al（1997）获得的资料年代为1900年到1978年，跨域很多洲和海岛大约5300个测站。这些个点数据跟其他非常规资料很好地融合(New et al，1999)，除1915年以前和1980年后这段时间，这些区域站点覆盖非常少在Dai et al(1997)。

为了最大化时间和空间的覆盖范围，我们综合了X-A区域1979－1998年和来自Dai等（1997）1900-1978年的降水月距平。X-A距平是划分在1950-79，然而Dai等的距平数据在1950-1979年间。两者之间数据都有覆盖1979到1988年的陆面数据；在这段时间内异常模式能够得到可以比较的结果。所有数据同化合成分析结果也可以证实EOF模式的分析：没有发现任何不连续模式（这些是独立的数据以及能够从ENSO模式中单独分离）。因此，认为ENSO的EOF模式不受同化技术的影响。以及年降水量分布的时间标准在进行EOF分析之前归为模式在每个格点上的偏差。需注意的是，海洋的EOF模式由较短时间（1979-98）记录演算而来，比陆地记录多少大约50到99年。计算分析的主体面积是从南纬60度到北纬75度。

3 结果

图1a给出年降水量的EOF第一特征量反映出振幅与Darwin海平面气压（SLP）（与南方涛动指数相关系数（r=-0.76）的相关性显著关系（r=0.76），当用两个月SLP数据时（与零滞后相关系数r=0.71）。EOF模式（图1b和1c）识别出降水量受ENSO影响显著的主要区域，例如赤道太平洋和印度尼西亚-澳大利亚地区。与早期的地面基站研究相比，进而为，图1b和1c呈现一个完整的连续模式的ENSO全球降水分布图像。

其中最主要的模式不能够很好地记录先前的分析，因大面积异常（El Ninos时干旱）传播，范围东达热带印度洋东部和印度尼西亚地区，向东北达太平洋北部，东南向达南太平洋（横穿澳大利亚），并且被北赤道太平洋上空的水汽分布阻断。ENSO相关信号（图1b）贯穿的两条路径与印度尼西亚区域为同样强烈，尽管明显的降水分布（图1c）在热带更加明显，因为在此降水变化量大。这个模型的北部分支出现在冬季。次年冬季和次年春季跟着El Nino的爆发，且在其他的两个季节并不是特别明显（图2）。另一方面，这个分布对应的南分支一年四季都存在，尽管从当年夏季（ENSO年的夏季）到次年春季它的位置会转换为东北向。

另一个新的特征在图1和图2中显示有一个连续的降水分布（El Nino时期）纬向环流带，跨越的区域从热带美洲东到热带非洲地区。这个纬向带一年四季明显都在，但是它的位置和宽度随季节变化。与此相关的热带环流，降水分布的反信号出现南半球以及延伸到北半球亚热带横跨大西洋（最可能出现在次年冬季和次年春季）。在次年冬季里，及热带美洲干旱分布与在北太平洋干旱分布带相关，同时湿分布横穿亚热带大西洋近乎唯一个延伸到北美洲南部的分布带。

在次年冬季，延长些到次年春季三个月，这水汽分布（El Nino年）穿过亚热带北大西洋向东北延伸到欧洲（图2），通过相反信号分布则向南和向北穿越北大西洋。

在印度洋热带西部和相邻的东非，大范围的降水分布伴随相反信号向东爆发在当年秋季（图2）。在次年的春季，这种分布形态在南纬被发现，但其延伸到热带东印度洋，并且相反的分布信号在相邻的南非发生发展（次年冬季也在内）。这个形态在其它季节里不是很明显。

图2同样看到较小范围相关的特征在东亚和印度半岛。ENSO降水没有在这些区域里被证实在之前的研究里（Ropelewskz and Halpert，1987，1989；X-A）。在强ENSO年的次年冬季降水量为大约30-80mm（占降水量百分比）超过中国东南地区和中国东海和南海的常降水量，与此同时，大约比常降水量少30-80mm或者80%～100%在影响印度洋沿海地区，中国中部和亚洲东南部。

降水分布在ENSO冷期间转换信号（反达尔文SLP异常）。在图１最近的50年里与暖事件相比，冷事件降水振幅有较小的变大（图1a）。

ENSO的EOF模式可以解释占大约4.5%－7.0%（最小在次年的春季和最大在当年秋季）全球降水量总方差。在典型的El Nino年，全球平均降水量大约只有2mm/yr（0.2%）在常降水量之上，主要因为分布变化是由雨带变化。然而，在许多热带地区（印度尼西亚－澳大利亚，赤道太平洋和大西洋），大约年降水量方差的30%～60%被ENSO模式证实，正如相关系数图（图1b）。在美国邻近的东北和西北部，ENSO占年总降水方差的大约20%～30%。

4 讨论

文中ENSO成因降水分布图得出很多重要的新特征并且肯定了先前的研究成果。在东西方向，在热带地区的降水分布是ENSO事件沃克环流改变的结果。在暖期间，在美国南部上的上升运动减弱以及在大西洋上空的下沉运动加强；同时，上升运动在赤道印度洋西部和东非上加强（Webstera nd Chang，1988)。在热带太平洋东部上，赤道辐合带在暖相位时期移向赤道（Rasmussona nd Carpenter，1982)。赤道辐合带影响降水多大概100mm/一年，沿着赤道辐合带气候态的北部在东太平洋上，主要发生在次年冬季和春季（图1a，图2）。

印度尼西亚地区和亚热带太平洋东部地区，EOF表征增强亚热带散度和减弱在北半球东亚的冬季季风，和南半球澳大利亚东部一个弱的辐合区（Rasmusson and Carpenter，1982)。后来研究表明南太平洋辐合区北移在El Nino年（Rasmusson and Carpenter，1982；Trenberth and shea，1987）。SPCZ的移动同样会导致中太平洋赤道以南超过均降水量。

分布的延伸范围从印度尼西亚倒亚热带清晰地表明赤道太平洋西部的弱水汽辐合（以及赤道太平洋中部加强区）通过亚热带太平洋上的哈德莱环流（地面贸易风）与大气环流异常相联系（Trenberth et al，1998)。然而，细化分析大气环流异常，会导致整个太平洋降水分布并不是连续的。

我们在这看到ENSO相关的温带降水分布与海平面温度分布以风场分布引起的大规模的大气环流改变有关。例如，次年冬季的加拿大ENSO降水分布可以用高层大气流动模型来说明，其中在El Nino（La Nina)事件次年第一个冬季与PNA型正相位类似（Shabbar et al，1997)。但是，物理量间联系在热带ENSO异常与其他很多亚热带ENSO降水异（如次年冬季北大西洋和欧洲）常并不是相关联的。更确切地说，ENSO诱因降水分布东南方向从南印度洋倒南太平洋（图2)似乎表明哈德莱环流（贸易风）对亚热带降水分布有利。图1、2模式仅表明气候态。个别ENSO事件可能与距平大差很多。此外，还可能有低频振荡对ENSO成因降水有增强作用（Power et al，1999)。虽然，图1、2可以用来预测候降水量距平，但还与最近的ENSO事件影响地区，特别是热带地区相关明显。

致谢

这项工作由ACACIA和NOAA全球支持项目（项目号no. NA87GP0105）。为NCAR基金支持。

参考文献：

[1]Dai,A.,T.M.L Wigley, B.A. Boville, J.T. Kiehl, and L.E. Buja,Climates of the 20th and 21st centuries simulated by NCAR coupled system model[J]. J.clim, submitted, 2000.

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[2]Shabbar, A, B. Bonsal, and M. Khandekar, Canadian precipitation patterns associated with the Southern

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