ENSO和PDO在东亚冬季风与后期东亚夏季风联系中的不对称作用

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东亚冬季风(East Asian Winter Monsoon,EAWM)和东亚夏季风(East AsianSummer Monsoon,EASM)作为东亚季风系统的两个组成部分,他们之间存在显著的转换关系。前人的研究表明EAWM与后期EASM的转换关系只有在厄尔尼若-南方涛动(El Ni(n)o-Southem Oscillation,ENSO)事件发生时才显著,然而这些研究都是基于ENSO对大气环流影响是对称的这一假设下进行的。本文利用再分析资料和观测资料,通过将EAWM线性区分为与ENSO有关的部分(EAWMEN)和与ENSO无关的部分(EAWMRES),探讨了ENSO在EAWM和后期EASM联系中的不对称作用,并进一步分析了太平洋年代际振荡(PacificDecadal Oscillation,PDO)对上述不对称作用的影响。得到的主要结论如下:  (1) ENSO冷暖位相影响东亚冬季风与后期东亚夏季风联系的非对称性。在强EAWMEN年(即La Ni(n)a事件发生时),低层存在一个从冬季维持到次年夏季的西北太平洋异常气旋环流(the anomalous western North Pacific cyclone,WNPC),从而造成后期EASM强度减弱;在弱EAWMEN年(即El Ni(n)o事件发生时),低层存在一个从冬季维持到次年夏季的西北太平洋异常反气旋环流(theanomalous western North Pacific anticyclone,WNPAC),但是该WNPAC较LaNi(n)a年的WNPC位置偏南,强度偏强,因而使得EASM异常区域偏南,且异常的强度偏强。  造成这一不对称性关系的主要原因是由于在La Ni(n)a和El Ni(n)o年热带太平洋和印度洋的海温演变差异造成的。在强EAWMEN年,热带太平洋的负海温异常衰减较慢,次年夏季时仍然维持着显著的负海温异常。该海温异常引起了在热带中太平洋下沉,西太平洋上升的异常Walker环流。Walker环流的异常上升支造成了菲律宾附近的非绝热加热的异常,从而维持了La Ni(n)a年的WNPC;比较而言,在弱在EAWMEN,热带太平洋的正海温异常衰减较快,到次年夏季时已经显著减弱甚至消失,但此时印度洋有显著的暖海温异常维持,该海温异常通过“印度洋电容器效应”维持了WNPAC。因此,强弱EAWMEN情况下,热带太平洋和印度洋的海温演变的不同引起了大气环流的差异,从而进一步影响了后期EASM情况的不对称。  (2) PDO对东亚冬季风与后期东亚夏季风联系的非对称性有调制作用。研究结果表明:当PDO处于正位相时,在强EAWMEN年(即La Ni(n)a年),低层存在一个WNPC,从冬季持续到夏季,从而引起后期EASM减弱;比较而言,在弱EAWMEN年(即El Ni(n)o年),从冬季持续到次年夏季的WNPAC强度偏强,使得后期EASM显著增强。因此,在PDO正位相时,弱EAWMEN与后期EASM的联系较强EAWMEN更显著。当PDO处于负位相时,在强EAWMEN年(即La Ni(n)a年),低层WNPC在次年夏季时已基本消亡,表明强EAWMEN与后期EASM之间的联系不能建立;相反,在弱EAWMEN年(即El Ni(n)o年),从冬季维持到次年夏季的WNPAC强度很强且覆盖范围很广,使得后期EASM异常更加显著。因此,在PDO负位相下,EAWMEN与后期EASM的联系主要发生在El Ni(n)o年,而在La N(n)a年这种联系并不存在。因此,比较而言,在PDO负位相下EAWMEN与后期EASM联系的不对称性更强。  PDO通过调控ENSO来影响EAWMEN与后期EASM联系的不对称性。在PDO正位相情况下,ENSO衰减较慢,印度洋海温异常显著,此时EAWMEN与后期EASM联系的不对称性主要来源于印度洋海温异常的不对称性;在PDO负位相情况下,ENSO衰减较快,至次年夏季时已发生位相转换,而印度洋海温异常此时已经消亡。因此,热带中东太平洋海温异常导致了EAWMEN与EASM联系的不对称性。由此可见,当PDO处于不同位相时,EAWMEN与EASM联系的不对称性是由不同的机制导致的。此外,PDO还能通过其自身对气候的影响直接调控EAWM与后期EASM之间联系的不对称性。正(负)位相PDO通过“季节脚印机制”在次年夏季产生WNPC(WNPAC),这一环流异常削弱了PDO正位相时EAWMEN与EASM的不对称性,而加强PDO负位相时的不对称性。
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