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华南降水异常影响重大,厄尔尼诺 - 南方涛动(ENSO)是重要影响因素。研究人员针对中太平洋(CP)厄尔尼诺对华南冬季降水影响的争议,分析 1960 - 2020 年数据。结果显示两种厄尔尼诺均使降水增加但有差异,明确了相关机制,有助于理解降水变化规律。
在我国,降水对于农业、工业以及社会发展都起着至关重要的作用。华南地区作为我国重要的工农业中心,年平均降水量超过 1500 毫米。这里人口众多,一旦降水出现异常,就可能引发洪水、山体滑坡和干旱等自然灾害,严重威胁人们的生命和财产安全。所以,了解华南地区降水的变化规律,一直是气象和气候研究的重点。
在影响华南地区降水变化的诸多因素中,厄尔尼诺 - 南方涛动(ENSO)备受关注。ENSO 作为热带太平洋最具影响力的年际气候变率,能够引发太平洋大气和海洋环流的显著异常,进而对全球气候产生深远影响。在华南地区,厄尔尼诺事件发生后的夏季,通常降水较多;而拉尼娜事件后的夏季,降水则相对较少。
热带太平洋存在两种类型的厄尔尼诺现象,即传统的东太平洋(EP)型厄尔尼诺,其特征是赤道东太平洋海表面温度(SST)异常升高;以及中太平洋(CP)型厄尔尼诺,表现为赤道中太平洋 SST 异常变暖 。大量研究表明,这两种类型的厄尔尼诺对华南地区后续春夏季节降水有不同影响,但关于 CP 厄尔尼诺对华南冬季降水的影响却存在很大争议。有的研究认为它会使华南冬季降水减少,有的觉得影响不显著,还有研究指出会让降水增加。此外,华南地区在冬季半年的降水高峰出现在深秋到冬季(11 月、12 月和 1 月,NDJ),而不是传统意义上的冬季(12 月、1 月和 2 月)。基于这些争议和现象,研究人员开展了此次研究。
研究人员收集并分析了 1960 - 2020 年期间的相关数据,包括四套网格化降水数据(其中有三套观测数据和一套再分析数据) 。他们通过构建一套融合了常用 EP 和 CP ENSO 指数的合并指数,来识别所有的 EP 和 CP 厄尔尼诺事件。研究结果显示,EP 和 CP 厄尔尼诺事件都倾向于使华南地区深秋到冬季的降水增加,但降水异常的空间模式和强度存在显著差异。在 EP 厄尔尼诺事件期间,华南地区普遍出现大幅度的正降水异常;而 CP 厄尔尼诺事件时,降水异常幅度较小,主要集中在华南地区从西南到东北的内陆区域。
研究人员进一步探究其背后的机制,通过分析水汽通量异常、水汽通量散度异常和垂直速度异常发现,CP 厄尔尼诺期间的 SST 异常位置更偏西且强度较弱。菲律宾群岛以东或上空的一对异常反气旋(大尺度异常反气旋,AAC)以及华南东北部的异常气旋(AC),将这些 SST 异常与华南地区的降水联系起来。此外,研究还表明,CP 厄尔尼诺与华南 NDJ 降水异常之间的相关性在不同时期变化显著,这或许能够解释关于 CP 厄尔尼诺对华南降水影响存在争议的原因。
这项研究发表在《Dynamics of Atmospheres and Oceans》上,其意义重大。它有助于人们更清晰、全面地理解 CP 厄尔尼诺对华南地区深秋到冬季降水的影响,为预测华南地区降水变化提供了更可靠的依据,对于防灾减灾、保障农业和工业稳定发展具有重要的参考价值。
关键技术方法:
研究主要运用了数据收集与分析技术,收集了四套网格化降水数据,包括全球 15000 多个站点的月平均降水重建数据(PREC/L)、CPC 合并降水分析数据(CMAP)等。通过构建一套融合常用 EP 和 CP ENSO 指数的合并指数,识别厄尔尼诺事件,并利用功率谱分析等方法探究降水异常与厄尔尼诺事件的相关性。
研究结果:
- 厄尔尼诺与降水相关性:通过分析区域平均降水异常时间序列和功率谱分析,发现华南地区深秋到冬季降水年际变化显著,与 EP 和 CP ENSO 显著相关,如 1982、1997 和 2015 年的强厄尔尼诺事件对应着显著的正降水异常。
- 降水异常的空间差异:对比 EP 和 CP 厄尔尼诺事件期间降水异常情况,发现 EP 厄尔尼诺时华南全区降水大幅增加;CP 厄尔尼诺时,降水异常主要出现在华南西南 - 东北内陆区域,且幅度较小。
- 影响机制:通过研究水汽通量异常、水汽通量散度异常和垂直速度异常,明确了 CP 厄尔尼诺期间 SST 异常位置和强度特征,以及异常反气旋(AAC)和异常气旋(AC)在连接 SST 异常与华南降水之间的作用机制。
研究结论与讨论:
研究明确了 EP 和 CP 厄尔尼诺对华南深秋到冬季降水的影响,两种类型厄尔尼诺均使降水增加但存在差异,还揭示了相关影响机制以及 CP 厄尔尼诺与降水异常相关性的时期变化。这一研究成果增进了人们对中国降水年际变化的理解,解决了 CP 厄尔尼诺对华南冬季降水影响的争议,为区域气候研究和防灾减灾提供了重要支撑,具有重要的科学意义和应用价值。