弓 泓，王彰貴，趙傳湖，馮立成

（1.中國(guó)海洋大學(xué)，山東青島 266100；2.國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京 100081）

一種新的厄爾尼諾指數(shù)

弓 泓1,2，王彰貴2，趙傳湖1，馮立成2

（1.中國(guó)海洋大學(xué)，山東青島 266100；2.國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京 100081）

利用1950—2016年NOAA月平均擴(kuò)展重構(gòu)海表溫度（ERSST）資料，計(jì)算了目前業(yè)務(wù)常用的El Ni?o指數(shù)，并比較了它們對(duì)El Ni?o事件的監(jiān)測(cè)能力。結(jié)果表明：?jiǎn)我恢笜?biāo)對(duì)不同類型的El Ni?o事件不能全面監(jiān)測(cè)，且其對(duì)于事件強(qiáng)度的判定也具有局限性。據(jù)此提出了一種新的El Ni?o指數(shù)，新指數(shù)不僅能夠較為全面的監(jiān)測(cè)歷史上所發(fā)生的不同類型的El Ni?o事件，而且可以合理劃分El Ni?o事件的強(qiáng)度，解決了對(duì)El Ni?o事件強(qiáng)度定義的爭(zhēng)議，為El Ni?o事件的監(jiān)測(cè)提供了一個(gè)新的工具。同時(shí)，分析了各El Ni?o指數(shù)氣候平均值的變化對(duì)指數(shù)判定El Ni?o事件的影響，結(jié)果表明氣候平均值的升高將導(dǎo)致指數(shù)判定的弱El Ni?o事件次數(shù)減少。

El Ni?o事件；指數(shù)；強(qiáng)度

1 引言

El Ni?o一詞是西班牙語(yǔ)中的“圣嬰”之意，即“耶穌之子”?，F(xiàn)在更廣泛的被人們理解為“小男孩”的意思[1]。南美洲的秘魯和厄瓜多爾漁民用其來(lái)描述在圣誕節(jié)前后，南美沿岸海域每隔幾年出現(xiàn)的季節(jié)性增暖的現(xiàn)象。后來(lái)El Ni?o被氣象和海洋學(xué)家定義為赤道東太平洋海溫異常升高的氣候現(xiàn)象[2]。隨著研究的深入，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)南方濤動(dòng)和El Ni?o之間存在著極為密切的關(guān)系，遂將兩者合并稱為“ENSO”現(xiàn)象。如今，ENSO不僅是太平洋上大尺度海-氣相互作用顯著特征，更是成為全球氣候系統(tǒng)中最強(qiáng)的年際氣候信號(hào)之一，它的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致全球性的氣候異常和極端天氣現(xiàn)象的出現(xiàn)。我國(guó)雖然不能列為El Ni?o事件影響最嚴(yán)重的國(guó)家之一，但其對(duì)我國(guó)氣候的影響和造成的自然災(zāi)害也是非常嚴(yán)重的[3]。而El Ni?o事件作為ENSO循環(huán)中的暖相位，其監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)引起世界各國(guó)學(xué)者的普遍重視，以期為氣候?yàn)?zāi)害預(yù)警提供可靠的理論依舊，提高對(duì)El Ni?o事件的預(yù)測(cè)性[4]。

為了對(duì)ENSO進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，各國(guó)業(yè)務(wù)單位和研究機(jī)構(gòu)采用和提出了多種不同的ENSO監(jiān)測(cè)指數(shù)，如美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)測(cè)中心利用Ni?o 3.4區(qū)對(duì)ENSO事件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，日本氣象廳采用JMA指數(shù)[5]。我國(guó)國(guó)家氣候中心采用Ni?o 3.4指數(shù)以及Ni?o 1+2、Ni?o 3和Ni?o 4區(qū)面積加權(quán)平均的海溫距平所定義的Ni?o Z指數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)ENSO事件[6]，國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心采用Ni?o 3指數(shù)來(lái)開展相關(guān)的業(yè)務(wù)。除了上述業(yè)務(wù)常用的指數(shù)之外，許多學(xué)者還提出了一些新的指數(shù)來(lái)描述ENSO事件[7-10]。由此可見，目前國(guó)際上對(duì)于ENSO事件的監(jiān)測(cè)尚未形成統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，由于監(jiān)測(cè)ENSO事件的指標(biāo)之間存在著明顯的差別，因而對(duì)ENSO事件的起始時(shí)間、強(qiáng)度等特征的判定結(jié)果也存在著很大的差異[11]。

對(duì)于El Ni?o事件本身而言，20世紀(jì)80年代以前，El Ni?o事件多出現(xiàn)在赤道東太平洋冷舌區(qū)（即Ni?o 3區(qū)），其異常增暖中心在赤道東太平洋，并向西擴(kuò)展。但80年代中期以后，人們發(fā)現(xiàn)El Ni?o事件開始頻繁出現(xiàn)于赤道中太平洋附近海域，其異常增暖中心位于赤道中太平洋，增暖區(qū)域由西向東延伸，而在Ni?o 1+2區(qū)，海表溫度無(wú)明顯增暖現(xiàn)象[12-13]。Larkin等通過(guò)對(duì)多次El Ni?o事件的分析，發(fā)現(xiàn)這一類El Ni?o發(fā)生時(shí)，海表溫度異常都集中分布在國(guó)際日期變更線附近，故將其命名為“日界線”型El Ni?o（Dateline El Ni?o）[14]，而Ashok等將這種與傳統(tǒng)El Ni?o事件不同的現(xiàn)象，稱為“El Ni?o Modoki”[15]。Kao等通過(guò)進(jìn)一步的研究，把這兩種El Ni?o分別命名為“東太平洋（Eastern Pacific）”型El Ni?o和“中太平洋（Central Pacific）”型El Ni?o，簡(jiǎn)稱“EP”型和“CP”型El Ni?o[16]。Kug等根據(jù)El Ni?o發(fā)生時(shí)，海表溫度距平最大值的空間分布的不同，提出了“冷舌（Cold Tongue）”型El Ni?o和“暖池（Warm Pool）”型El Ni?o，簡(jiǎn)稱“CT”型和“WP”型El Ni?o[17]。Kug等研究發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)90年代以后發(fā)生的8次El Ni?o事件中，有5次是中部型，而另外3次則兼有中部型和東部型的共同特征，并將其稱之為混合型El Ni?o[18]。盡管El Ni?o的名稱各不相同，但無(wú)論是“CP”型El Ni?o、“日界線”型El Ni?o、"El Ni?o Modoki”以及“WP”型El Ni?o，還是“EP”型El Ni?o、“CT”型El Ni?o都屬于ENSO現(xiàn)象。

然而，傳統(tǒng)的Ni?o 3指數(shù)并不能有效監(jiān)測(cè)到發(fā)生在赤道中太平洋的El Ni?o事件。李曉燕等研究指出，直接使用Nino 3區(qū)的海面溫度（SST）距平達(dá)到0.5℃來(lái)定義El Ni?o事件是一個(gè)簡(jiǎn)單易行的方法，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)事件中，Ni?o 3區(qū)都有較好的代表性，但在一些事件中，Ni?o 4區(qū)或者Ni?o 1+2區(qū)升溫較強(qiáng)，而Ni?o 3區(qū)升溫較弱，僅以Ni?o 3區(qū)定義El Ni?o事件會(huì)因洋面覆蓋范圍有限而將一些過(guò)程排除在外。如1993年，1994/1995年的El Ni?o事件，Ni?o 4區(qū)增溫較強(qiáng)，海表溫度距平大于等于0.5℃的時(shí)間持續(xù)長(zhǎng)達(dá)1 a，是兩次明顯的、國(guó)際上公認(rèn)的El Ni?o過(guò)程，而El Ni?o 3區(qū)僅維持了4—5個(gè)月，未能達(dá)到El Ni?o事件標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明這一區(qū)域仍然不能充分反映整個(gè)中、東太平洋海域的特征[6]。然而，目前業(yè)務(wù)中常用的尼諾指數(shù)中，Ni?o 3指數(shù)對(duì)東部型El Ni?o事件的監(jiān)測(cè)能力較好，Ni?o 4指數(shù)又對(duì)中部型El Ni?o事件具有監(jiān)測(cè)能力。為了避免遺漏赤道中太平洋型的El Ni?o事件，美國(guó)氣候預(yù)測(cè)中心（Climate Prediction Center，CPC）提出使用新的ENSO監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)指標(biāo)，即采用Ni?o 4區(qū)和Ni?o 3區(qū)相結(jié)合的Ni?o 3.4區(qū)海溫指數(shù)作為ENSO監(jiān)測(cè)指數(shù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)發(fā)生在赤道中太平洋和東太平洋地區(qū)的El Ni?o事件。然而，無(wú)論是東部型El Ni?o還是中部型El Ni?o，其發(fā)生到結(jié)束往往幾乎覆蓋整個(gè)中東太平洋，而且，公眾對(duì)于El Ni?o事件的關(guān)注通常集中在事件的強(qiáng)度而非空間分布上。此外，Ni?o 3.4區(qū)（5°N～5°S，120°～170°W）范圍較小，仍然不能覆蓋整個(gè)El Ni?o事件發(fā)生的區(qū)域，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)El Ni?o事件發(fā)生和結(jié)束的準(zhǔn)確時(shí)間，不利于監(jiān)測(cè)El Ni?o事件整體的強(qiáng)度特征。那么，能否構(gòu)建一個(gè)新的指標(biāo)，將El Ni?o事件看做一個(gè)整體，從整體的角度來(lái)綜合監(jiān)測(cè)El Ni?o事件的過(guò)程及強(qiáng)度，以期減少人們對(duì)于事件是與否的爭(zhēng)議。

2 資料

利用CPC所提供的1950—2016年月平均的擴(kuò)展重構(gòu)海表溫度（Extended Reconstructed Sea Surface Temperature，ERSST）資料和月平均南方濤動(dòng)指數(shù)（Southern Oscillation Index，SOI），計(jì)算了赤道中、東太平洋的4個(gè)海區(qū)海表溫度的指數(shù)即尼諾（Ni?o）指數(shù)。各海區(qū)劃分如下：Ni?o 1+2區(qū)（0°～10°S，85°～90°W）、Ni?o 3區(qū)（5°S～5°N，150°～90°W）、Ni?o 4區(qū)（5°S～5°N，160°E～150°W）和Ni?o 3.4區(qū)（5°S～5°N，170°～120°W）（見圖1）。Ni?o 1+2指數(shù)、Ni?o 3指數(shù)、Ni?o 4指數(shù)和Ni?o 3.4指數(shù)即為上述海區(qū)區(qū)域平均的月海表溫度距平（Sea Surface TemperatureAnomaly，SSTA）。

3 Ni?o指數(shù)的比較

圖1 尼諾指數(shù)表征區(qū)域示意圖

對(duì)于判別El Ni?o事件的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上并不統(tǒng)一。例如，美國(guó)NOAA以Ni?o 3.4區(qū)3個(gè)月滑動(dòng)平均的海表溫度距平值連續(xù)5個(gè)月≥0.5℃定義為一次El Ni?o事件；歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心將Ni?o 3區(qū)海表溫度距平值至少連續(xù)6個(gè)月≥0.5℃定義為一次El Ni?o事件；日本氣象廳采用5個(gè)月滑動(dòng)平均月JMA指數(shù)連續(xù)6個(gè)月（其中必須包含10月、11月和12月）≥0.5℃定義為一次El Ni?o事件；澳大利亞氣象局則使用Ni?o 3.4區(qū)5個(gè)月滑動(dòng)平均的海表溫度距平值連續(xù)6個(gè)月≥0.8℃定義為一次El Ni?o事件；而在中國(guó)，中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心依據(jù)Ni?o Z指數(shù)≥0.5℃至少持續(xù)6個(gè)月（過(guò)程中間可有一個(gè)月未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)）定義為一次El Ni?o事件；若Ni?o Z指數(shù)≥0.5℃持續(xù)5個(gè)月，且5個(gè)月的指數(shù)之和≥4.0℃時(shí)也定義為一次El Ni?o事件；國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心以Ni?o 3指數(shù)連續(xù)6個(gè)月≥0.5℃（過(guò)程中允許有一個(gè)月的中斷）來(lái)判定El Ni?o事件。

參照以上定義，我們選定Ni?o 3、Ni?o 3.4指數(shù)這兩個(gè)常用指數(shù)，并規(guī)定Ni?o 3指數(shù)≥0.5℃至少持續(xù)6個(gè)月（過(guò)程中間允許一個(gè)月的中斷）為一次El Ni?o事件；Ni?o 3.4指數(shù)3個(gè)月滑動(dòng)平均連續(xù)5個(gè)月≥0.5℃為一次El Ni?o事件，并由以上定義分別給出Ni?o 3指數(shù)和Ni?o 3.4指數(shù)對(duì)El Ni?o事件判定的結(jié)果。

表1為1950—2016年Ni?o 3和Ni?o 3.4指數(shù)定義的El Ni?o事件次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，從中可以發(fā)現(xiàn)，Ni?o 3指數(shù)雖然可以較好的監(jiān)測(cè)El Ni?o事件，但由于計(jì)算區(qū)域偏東，其對(duì)東部型事件監(jiān)測(cè)效果較好，而對(duì)于發(fā)生在中太平洋海區(qū)的中部型El Ni?o事件，Ni?o 3指數(shù)的監(jiān)測(cè)能力下降，表現(xiàn)為對(duì)于中部型事件的漏測(cè)，如1968/1969年、1994/1995年和2004/ 2005年3次El Ni?o事件；而Ni?o 3.4指數(shù)的建立雖然兼顧了東部型和中部型兩種形態(tài)的El Ni?o事件，但是仍然會(huì)漏測(cè)一些強(qiáng)度較弱的東部型事件，如1951年的El Ni?o事件，且對(duì)于強(qiáng)度較大的東部型El Ni?o事件，Ni?o 3.4指數(shù)存在不能抓取到事件強(qiáng)度中心的問(wèn)題。同樣，Ni?o 3指數(shù)所在區(qū)域也會(huì)將一些中部型事件的增暖中心排除在外，由于兩個(gè)指數(shù)對(duì)El Ni?o事件只抓取了部分特征，因而Ni?o 3和Ni?o 3.4指數(shù)對(duì)于El Ni?o事件強(qiáng)度的判定存在局限性繼而引發(fā)對(duì)于事件強(qiáng)度的爭(zhēng)議。而El Ni?o事件從開始至其結(jié)束是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，對(duì)其強(qiáng)度的描述不應(yīng)局限在部分區(qū)域，應(yīng)視為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行判定，Ni?o 3和Ni?o 3.4指數(shù)不能監(jiān)測(cè)到El Ni?o事件從發(fā)生到結(jié)束的整體強(qiáng)度特征。因此，要將El Ni?o事件的強(qiáng)度從一個(gè)整體的角度出發(fā)，就必須要擴(kuò)大海區(qū)的監(jiān)測(cè)范圍，該范圍可以將El Ni?o事件整體包括其中。

表1 Ni?o 3和Ni?o 3.4指數(shù)定的El Ni?o事件次數(shù)

為了解決單一指數(shù)對(duì)El Ni?o事件特征刻畫的局限性，我們從事件分布的形態(tài)出發(fā)，來(lái)確定一個(gè)合理的海區(qū)監(jiān)測(cè)范圍。圖2給出了1950—2016年赤道中、東太平洋區(qū)域（5°S～5°N，160°E～80°W）海表溫度距平時(shí)間-經(jīng)度的分布圖。從圖中可以看出，1950年以來(lái)，赤道太平洋的海溫異常從南美沿岸可以一直延伸至180°經(jīng)線附近。而從海溫異常暖中心的位置分布來(lái)看，有些El Ni?o事件的最大暖異常中心位置偏西，位于日界線附近；有些El Ni?o事件的最大暖異常中心位置偏東，在150°W以東。此外，有的El Ni?o事件還存在暖中心位置的變動(dòng)。

因此，我們基于上述對(duì)海表溫度異常分布形態(tài)的分析，取Ni?o 3海區(qū)向西延伸至180°經(jīng)線所覆蓋的區(qū)域?yàn)楸O(jiān)測(cè)El Ni?o事件的海區(qū)，該區(qū)域包含了兩種類型的El Ni?o事件發(fā)生、發(fā)展所在范圍，從而可以較好的監(jiān)測(cè)兩種類型的El Ni?o事件的整體特征，有利于表征El Ni?o事件的整體強(qiáng)度。

4 一種新的El Ni?o諾指數(shù)

4.1 新指數(shù)的定義

將新的El Ni?o指數(shù)命名為Ni?o T指數(shù)，并給出如下定義。

Ni?o T指數(shù)定義：

Ni?o T區(qū)（5°S～5°N，180°～90°W）區(qū)域平均的SSTA。

El Ni?o事件的定義：

當(dāng)Ni?o T指數(shù)≥0.4℃的值持續(xù)6個(gè)月以上時(shí)（允許有一個(gè)月中斷）為一次El Ni?o事件過(guò)程。

El Ni?o事件強(qiáng)度的定義：

圖2 1950—2016年赤道海表溫度距平時(shí)間-經(jīng)度剖面圖

Ni?o T指數(shù)在一次El Ni?o事件中的最大值。當(dāng)最大值≥0.4且＜0.9時(shí)為一次弱的El Ni?o事件；當(dāng)最大值≥0.9且＜1.8時(shí)為一次中等強(qiáng)度的El Ni?o事件；當(dāng)最大值≥1.8時(shí)為一次強(qiáng)的El Ni?o事件。

圖3給出了Ni?o 3、Ni?o 3.4和Ni?o T 3個(gè)指數(shù)隨時(shí)間的演變，圖中可以看出Ni?o T指數(shù)與Ni?o 3、Ni?o 3.4指數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律基本一致，只是振幅稍小一些。這是由于Ni?o T指數(shù)相比Ni?o 3、 Ni?o 3.4指數(shù)擴(kuò)大了監(jiān)測(cè)海區(qū)的面積，故其數(shù)值會(huì)相對(duì)減小，因而Ni?o T指數(shù)定義El Ni?o事件標(biāo)準(zhǔn)的臨界值也相應(yīng)的減小了。Ni?o T指數(shù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的臨界值參照Ni?o 3、Ni?o 3.4指數(shù)定義的El Ni?o事件強(qiáng)度推定。

圖3 Ni?o 3、Ni?o 3.4以及Ni?o T指數(shù)變化曲線圖

在新指數(shù)的合理性方面，Ni?o T指數(shù)與Ni?o 3、Ni?o 4、Ni?o 3.4指數(shù)的相關(guān)性很好，相關(guān)系數(shù)均超過(guò)0.85，且所有相關(guān)系數(shù)的顯著性水平檢驗(yàn)均在0.01以上，表明Ni?o T指數(shù)具有較好的代表性。同時(shí)，El Ni?o事件作為赤道中、東太平洋大范圍的海-氣相互作用的事件，其所造成的異常變化不僅在海洋環(huán)境中有所體現(xiàn)，對(duì)大氣環(huán)流也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，因此赤道中、東太平洋的海溫距平和南方濤動(dòng)具有非常顯著的相關(guān)關(guān)系。本文對(duì)1951年1月—2016年6月786個(gè)月的樣本資料進(jìn)行了相關(guān)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：Ni?o 3、Ni?o 4、Ni?o 3.4指數(shù)以及Ni?o T指數(shù)與南方濤動(dòng)指數(shù)（SOI）之間的相關(guān)系數(shù)分別為-0.65、-0.67、-0.72和-0.70。除Ni?o 3.4指數(shù)以外，Ni?o T指數(shù)與南方濤動(dòng)指數(shù)的負(fù)相關(guān)關(guān)系最為明顯，且通過(guò)了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)，這也進(jìn)一步說(shuō)明了本文關(guān)于Ni?o T指數(shù)的定義是合適的。

4.2 Ni?o T指數(shù)定義的El Ni?o事件

自1950年以來(lái)，Ni?o T指數(shù)定義的El Ni?o事件共有18次（見表2）。從事件強(qiáng)度上來(lái)看，弱的El Ni?o事件有5次，中等強(qiáng)度的El Ni?o事件有9次，強(qiáng)El Ni?o事件則發(fā)生了4次。其中，強(qiáng)度最強(qiáng)的El Ni?o事件是20世紀(jì)1997/1998年發(fā)生的El Ni?o事件，強(qiáng)度達(dá)到了2.61。而最近一次2014/2016年的El Ni?o事件不僅持續(xù)時(shí)間為1950年以來(lái)最長(zhǎng)，在強(qiáng)度上也僅次于1997/1998年的事件為2.44，是1950年以來(lái)所發(fā)生的強(qiáng)度第二強(qiáng)的El Ni?o事件，而1982/1983年的發(fā)生El Ni?o事件強(qiáng)度為第三強(qiáng)。

4.3 Ni?o T指數(shù)與其他指數(shù)的比較

從表3可以看出，Ni?o T指數(shù)定義的El Ni?o事件與Ni?o 3、Ni?o 3.4指數(shù)定義的El Ni?o事件相比，事件定義的次數(shù)最多，即Ni?o 3指數(shù)定義El Ni?o事件14次、Ni?o 3.4定義El Ni?o事件16次，Ni?o T定義El Ni?o事件18次。具體而言，Ni?o T指數(shù)比Ni?o 3指數(shù)多監(jiān)測(cè)到了1968/1969年、1993年、1994/ 1995年和2004/2005年的4次El Ni?o事件；同時(shí)，Ni?o T指數(shù)與Ni?o 3.4指數(shù)相比多監(jiān)測(cè)了1951年和1993年兩次El Ni?o事件。在El Ni?o事件持續(xù)時(shí)間上，由于各指數(shù)間范圍和定義標(biāo)準(zhǔn)的不同，會(huì)存在些許的差異，但總體上趨近一致。

Ni?o T指數(shù)在El Ni?o事件定義的強(qiáng)度方面，雖然Ni?o T指數(shù)的數(shù)值偏小，但是其對(duì)事件強(qiáng)度性質(zhì)的判定更為合理。例如，Ni?o 3和Ni?o 3.4指數(shù)在判定2014/2016年的事件的強(qiáng)度是否超過(guò)1997/ 1998年事件的問(wèn)題上就會(huì)由于監(jiān)測(cè)區(qū)域的限制產(chǎn)生爭(zhēng)議，而此次事件強(qiáng)度被認(rèn)為應(yīng)當(dāng)小于1997/1998年事件的強(qiáng)度，因而Ni?o T指數(shù)的強(qiáng)度劃分較為合理。同時(shí)，隨著80年代以來(lái)中部型El Ni?o事件的增多，Ni?o T指數(shù)不僅可以表征El Ni?o事件總體強(qiáng)

度，還可以有效的監(jiān)測(cè)中部型和東部型兩種類型的El Ni?o事件，解決了單一指標(biāo)對(duì)于兩種類型的El Ni?o事件監(jiān)測(cè)能力不足的問(wèn)題，使事件強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)更為直觀，而且Ni?o T指數(shù)的計(jì)算也非常簡(jiǎn)便，便于日常業(yè)務(wù)使用，體現(xiàn)了一定的優(yōu)越性。

表2 Ni?o T指數(shù)定義的El Ni?o事件及強(qiáng)度

表3 Ni?o 3、Ni?o 3.4和Ni?o T指數(shù)定義的El Ni?o事件及強(qiáng)度

5 氣候平均值的改變對(duì)指數(shù)的影響

一般而言，我們將觀測(cè)資料的30 a平均稱為氣候平均值，隨著時(shí)間的推移，氣候平均值也在不斷的發(fā)生變化。那么氣候平均值的改變會(huì)對(duì)El Ni?o指數(shù)產(chǎn)生什么樣的影響？圖4為1951—1980年、1961—1990年、1971—2000年和1981—2010年4個(gè)30 a的Ni?o 3、Ni?o 4、Ni?o 3.4以及Ni?o T指數(shù)的氣候平均值?？梢园l(fā)現(xiàn)，各指數(shù)的氣候平均值均呈現(xiàn)升高態(tài)勢(shì)。Ni?o 3、Ni?o 3.4、Ni?o 4和Ni?o T指數(shù)氣候平均值分別較其前一個(gè)氣候平均值升高了0.1～0.2，其中Ni?o 4指數(shù)的氣候平均值變化最大，可見氣候平均值的改變對(duì)于各個(gè)指數(shù)均存在一定的影響。

氣候平均值的升高帶來(lái)的另一個(gè)影響就是指數(shù)判定的弱El Ni?o事件減少。以Ni?o T指數(shù)為例，表4給出了Ni?o T指數(shù)在1951—1980年、1961—1990年和1971—2000年3個(gè)氣候平均值下對(duì)El Ni?o事件判定的結(jié)果。從El Ni?o事件的次數(shù)來(lái)看，1951—1980年、1961—1990年和1971—2000年3個(gè)氣候平均值下對(duì)應(yīng)的結(jié)果為22次、21次和18次，事件次數(shù)逐漸減少。對(duì)減少的El Ni?o事件的強(qiáng)度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，各事件均為弱的El Ni?o事件。同時(shí)，隨著1951—1980年、1961—1990年和1971—2000年3個(gè)氣候平均值的逐漸升高，Ni?o T指數(shù)對(duì)El Ni?o事件持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度的判定也會(huì)產(chǎn)生一些變化，主要表現(xiàn)為El Ni?o事件持續(xù)時(shí)間縮短和El Ni?o事件強(qiáng)度的減小。在Ni?o 3和Ni?o 3.4指數(shù)中也存在這樣的情況。因此，不同指數(shù)由于定義以及所用氣候平均值的不同可能會(huì)對(duì)El Ni?o事件的判定產(chǎn)生一些差異。

圖4 不同年代下各指數(shù)的氣候平均值

表4 不同氣候平均值下Ni?o T指數(shù)定義的El Ni?o事件及強(qiáng)度（氣候平均值1、氣候平均值2和氣候平均值3分別為1951—1980年、1961—1990年以及1971—2000年的平均值）

6 結(jié)論

本文運(yùn)用美國(guó)NOAA所提供的擴(kuò)展重構(gòu)海表溫度（ERSST）資料，計(jì)算了國(guó)內(nèi)外業(yè)務(wù)單位常用的El Ni?o指數(shù)，并比較了它們對(duì)El Ni?o事件的監(jiān)測(cè)能力，發(fā)現(xiàn)Ni?o 3和Ni?o 3.4指數(shù)對(duì)兩種類型的El Ni?o事件存在監(jiān)測(cè)能力不足的問(wèn)題，單一指數(shù)對(duì)El Ni?o事件均有漏測(cè)，并且由于指數(shù)監(jiān)測(cè)區(qū)域的限制，對(duì)于El Ni?o事件強(qiáng)度的判定存在一定的局限性，并在分析了赤道中、東太平洋海表溫度異常分布形態(tài)的基礎(chǔ)上，提出了一種擴(kuò)大了對(duì)El Ni?o事件監(jiān)測(cè)海區(qū)范圍的新的El Ni?o指數(shù)，并比較了氣候標(biāo)準(zhǔn)值改變對(duì)El Ni?o指數(shù)的影響，得到以下主要結(jié)論：

（1）以Ni?o T區(qū)（5°S～5°N，180°～90°W）得到了表征赤道中、東太平洋海表溫度異常的Ni?o T指數(shù)，并將此指數(shù)≥0.4℃的值持續(xù)6個(gè)月以上時(shí)定義為一次El Ni?o事件過(guò)程；

（2）運(yùn)用Ni?o T指數(shù)刻畫了1950—2016年所發(fā)生的18次El Ni?o事件，能夠較為全面的監(jiān)測(cè)到歷史上所發(fā)生的不同分布類型的El Ni?o事件，同時(shí)該指數(shù)可以準(zhǔn)確判定El Ni?o事件起止時(shí)間和整體強(qiáng)度等特征，解決了單一指標(biāo)對(duì)El Ni?o事件特征表征的局限性，從而更有利于從整體上描述El Ni?o事件的特征；

（3）1951—1980年、1961—1990年、1971—2000年和1981—2010年4個(gè)30 a的Ni?o 3、Ni?o 4、Ni?o 3.4以及Ni?o T指數(shù)的氣候平均值分別較其前一個(gè)氣候平均值升高0.1～0.2。同時(shí)，由于氣候平均值的升高，各El Ni?o指數(shù)判定的弱El Ni?o事件次數(shù)均有所減少。

[1]宋家喜.ENSO知識(shí)講座第一講厄爾尼諾現(xiàn)象和拉尼娜現(xiàn)象[J].海洋預(yù)報(bào),2001,18(1):79-81.

[2]許武成,王文,馬勁松,等.1997～1998年厄爾尼諾事件的特征、成因及對(duì)氣候的影響[J].東海海洋,2004,22(3):1-8.

[3]宋家喜.ENSO當(dāng)前狀況及其近期預(yù)測(cè)——今年年底前后厄爾尼諾事件發(fā)生的可能性不大[J].海洋預(yù)報(bào),2001,18(4):54-55.

[4]黃榮輝.ENSO及熱帶海-氣相互作用動(dòng)力學(xué)研究的新進(jìn)展[J].大氣科學(xué),1990,14(2):234-242.

[5]Hanley D E,Bourassa M A A,O'BRIEN A J,et al.Notes and correspondence a quantitative evaluation of ENSO indices[J]. Journal of Climate,2003,16:1249-1258.

[6]李曉燕,翟盤茂.ENSO事件指數(shù)與指標(biāo)研究[J].氣象學(xué)報(bào), 2000,58(1):102-109.

[7]王世平.埃爾尼諾事件的判據(jù)、分類和特征[J].海洋學(xué)報(bào),1991, 13(5):611-620.

[8]郭艷君,翟盤茂,倪允琪.一個(gè)新的ENSO監(jiān)測(cè)指標(biāo)的研究[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),1998(2):169-177.

[9]陳圣劼,何金海,吳志偉.一種新的El Ni?o海氣耦合指數(shù)[J].大氣科學(xué),2013,37(4):815-828.

[10]秦堅(jiān)肇,王亞非.構(gòu)建描述兩種ENSO類型的新指數(shù)[J].氣象學(xué)報(bào),2014,72(3):526-541.

[11]曹璐,孫丞虎,任福民,等.一種綜合監(jiān)測(cè)兩類不同分布類型ENSO事件指標(biāo)的研究[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2013,29(1):66-74.

[12]Wang B.Interdecadal changes in El Ni?o onset in the last four decades[J].Journal of Climate,1995,8(2):267-285.

[13]Wang B,An S.Why the properties of El Ni?o changed during the late 1970s[J].Geophysical Research Letters,2001,28(19):3709-3712.

[14]Larkin N K,Harrison D E.Global seasonal temperature and precipitation anomalies during El Ni?o autumn and winter[J]. Geophysical Research Letters,2005,32(16):L16705.

[15]Ashok K,Behera S K,Rao S A,et al.El Ni?o Modoki and its possible teleconnection[J].Journal of Geophysical Research: Oceans,2007,112(C11):C11007.

[16]Kao H Y,Yu J Y.Contrasting eastern-pacific and central-pacific types of ENSO[J].Journal of Climate,2009,22(3):615-632.

[17]Kug J S,Jin F F,An S I.Two types of El Ni?o events:Cold tongue El Ni?o and warm pool El Ni?o[J].Journal of Climate, 2009,22(6):1499-1515.

[18]Kug J S,Choi J,An S I,et al.Warm pool and cold tongue El Ni?o events as simulated by the GFDL 2.1 coupled GCM[J].Journal of Climate,2010,23(5):1240-1253.

A new index for El Ni?o

GONG Hong1,2，WANG Zhang-gui2，ZHAO Chuan-hu1，F(xiàn)ENG Li-cheng2

（1.Ocean University of China,Qingdao 266100 China;2.National Marine Environmental Forecasting Center,Beijing 100081 China）

Using the monthly mean NOAA extended reconstructed sea surface temperature(ERSST)analyses data from 1950 to 2016,the commonly used El Ni?o index is calculated,and the monitoring abilities of several indices are examined.The results indicate that any single index cannot comprehensive monitor different types of El Ni?o events.The commonly used El Ni?o index has limitations on monitoring El Ni?o events.Therefore,this paper proposes a new El Ni?o index which not only can comprehensive monitor what has happened in the history at the different types of El Ni?o events,but also can reasonably define the strength of El Ni?o events.The new index can resolve the dispute in defining the intensity of El Ni?o events,and provide a new approach to monitoring of El Ni?o events.The study also analyses the impact of climate reference change on El Ni?o index for defining El Ni?o events,the results show that there will be fewer weak El Ni?o events with the increase of climate reference.

El Ni?o event；index；intensity

P732

A

1003-0239（2017）03-0017-09

10.11737/j.issn.1003-0239.2017.03.003

2017-01-06；

2017-02-16。

國(guó)家自然科學(xué)基金（41576029）。

弓泓（1990-），男，碩士研究生，主要從事海洋-大氣相互作用研究。E-mail：189149252@qq.com