春季北大西洋三极型海温异常变化及其与nao和enso的联系

721-730.LI Zhongxian, YU Yiqin,DENG Weitao, et al.Variation characteristics of North Atlantic tri-polar sea surface temperature in spring

and its relationship with NAO and ENSO.Journal of the Meteorolovical Sciences, 2019,39(6) ：721-730.春季北大西洋三极型海温异常变化及其与

NAO和ENSO的联系李忠贤1!2于怡秋1>2邓伟涛1>2曾刚1>2吴玲玲3(1南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心，南京210044%

2南京信息工程大学大气科学学院，南京210044 % 3南京铁道职业技术学院社会科学教学部，南京210031)摘要 利用 1951—2016 年 HadlSST 逐月海表温度(Sea Surface Temperature,SST)资料,NCEP/ NCAR再分析资料以及1958—2016年美国伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanovraphic

Institution, WHOI)提供的 OAFlux 数据集，运用经验正交函数分解(EmpiOcal Orthogonal Function, EOF)和偏相关分析等统计方法，研究了春季北大西洋海温异常的主要特征及其与春季NAO和前

期冬季ENSO联系。结果表明：春季北大西洋海温异常EOF的第一模态是自北而南出现的三极结

构的海温距平型，其方差贡献率为35.7%。春季北大西洋三极型海温异常的形成主要受到春季

NAO主导作用，还受到前期冬季热带中东太平洋海温异常的影响。消除前期冬季Nino3.4的影响

后，春季北大西洋三极型海温异常指数与同期北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO )指数

的偏相关系数分别为0.50,通过了 99%置信度水平的显著性检验。消除春季NAO的影响后，春季 北大西洋三极型海温异常指数与前期冬季Nino3.4指数的偏相关系数为-0.26，通过了 95%信度水

平的显著性检验。春季NAO正(负)位相引起的海表风场和海表湍流热通量的异常，进而激发出 正(负)位相的北大西洋三极型海温异常。前期冬季ENSO事件可以引起春季大气环流异常和热

带外海温异常，进而调制春季NAO对北大西洋三极型海温异常的影响。关键词 北大西洋海温；北大西洋涛动(NAO)； ENSO；偏相关分析分类号：P461.2

doi：10.3969/2018jms.0105

文献标识码：AVariation characteristics of North Atlantic tri-polar sea surface temperature in spring and ite relahonstip with NAO and ENSOLI Zhongxian1,2 YU Yipin1,2 DENG Weitao1,2 ZENG Gang1,2 WU Lingling3(1 Key Laboratory of Meteorological Disaster, Ministry of' Education/ Joint International Research Laboratory of Climate and

Environment Change/ CollaOorative Innovation Center or Foreccst and Evalualor of' Meteorological Disasters,Nanjing Universim O InfoTmatioo Science & TecCnology, Nanjing 210044, China ；2 School of Atmospheric Science, Nanjing Universim f Informatioo Science & Technology, Nanjing 210044, China ；3 Depart/mnt c$ Social Sciences, Nanjing Instimtiog O Railway Technology, Nanjing 210031, China)Abstract Based on the data foon the monthly Sea Surface Temperature ( SST) data of HadlSSTfrom 1951 to 2016, NCEP/NCAR reanalysis and Woods Hole Ocenovephic Institution( WHOI) foon 1958一2016, and statistical methods such as EmpiOcdl Orthovonal Function ( EOF) and paiial

收稿日期！ Received) ：2018-10-18；修改稿日期！ Revised) ：2018-12-10

基金项目：国家自然科学基金资助项目(41575102；41575085)；国家重点研发计划项目(2017YFA0603804)；江苏省高等学校自然科学研究

项目(18KJB170008)

通信作者！ Corresponding author):李忠贤(LI Zhongxian) .lizhongxian@nuist.edu.cn722气 象 科 学39卷covelation analysis, the main characteystics of the North Atlantic See Surfyco Temperature Anomaly

(SSTA) in spang and thais association with the spring NAO and previously winWs ENSO ara studied. The resulis show thct the first mode of EOF in spring exhipiis a meidional tW-polyy pltern, which revealed

35. 7% varmnco. The spring tW-polyr pltem SSTA over the North Atlantic is mainly alected by the

spring NAO and the central and exstem tropical P00X10 SSTA in the previous winter. After eliminating the influenco of the previous winter NWo3.4, the palial correlation coefficieni between the North Atlantic

TV-poIv\" NAT) mode index and the North Atlantic Oscillation ( NAO) indev is 0. 50, which poses the 99% confidenco level siynificonco test. After eliminating the elecW of ipang NAO, the palial covelation

coefficieni between spang NAT index and the previous winter NWo3. 4 indev is 一0. 26, which passes the 95% confidenco level significonco test Associated with the see surfaco wind and see surfaco turbuleni havi 1ux anomalies in North Atlantic, the positivv ( nagativv) NAO in spring lads to the positivv

(neeativv) NAT SSTA. The previous winter ENSO evenis con couso atwospheyc circulation anomaly and

extratropicol SST anomaly in spang, which in turn modulaiv the influenco of spang NAO on the North

Atlantic tW-polar pOtern SSTA in spang.Key words North Atlantic SST% NAO; ENSO; palial correlation analysis引言大西洋是全球气候变化的敏感区域之一,表现出 显著的多时间尺度变率特点'T &北大西洋海温可影 响北半球大气行星尺度环流，从而影响东亚气候&圈上的大尺度“跷跷板”结构,北半球的天气和气候 受到NAO的强烈影响［22］&冬季北大西洋三极型海 温异常表现为局地海气相互作用的特征,NA0异常

北大西洋海温异常年际变率的主要模态之一

是三极型海温异常，即热带北大西洋和副极地大西 洋海温偏高(偏低)，美国东部海域偏低(偏高)凶&

通过改变海表湍流热通量和Ekman输送驱动北大 西洋海温变化,在观测数据分析和海气耦合模式模 拟研究中均得到了验证［23^25］ &研究表明，冬季北大

西洋三核型海温模态还受到热带太平洋的强 迫［26-27］ &周天军等［28］发现热带中东太平洋海温异

常可以在太平洋一北美沿岸激发出PNA遥相关型，

冬季北大西洋三极型海温异常可以引起欧亚大气

环流异常的显著变化，并进一步影响同期冬季东亚 气温异常'910(&夏季北大西洋三极型海温异常，能

进而通过在北大西洋产生类似于NAO的气压距平 型对三极型海温产生影响&热带中东太平洋海温 异常还可以通过“大气遥相关”或激发异常的沃克

激发出一支向欧亚中咼纬传播的遥相关波列,引起

乌拉尔山地区对流层位势高度异常，改变乌拉尔山 环流影响热带北大西洋海温&热带大西洋的海温

异常可能会由于热带辐合带(ITCZ)的移动从而通

阻塞活动，从而对我国东部地区夏季降水产生影 响'11-3(&此外,夏季北大西洋海温可以通过影响热 带纬向环流，从而对西北太平洋对流层低层异常反 气旋、西太平洋副热带高压和亚洲副热带西风急流 起调制作用［7，14-17］ &春季北大西洋三极型海温异常

过Rossby波影响NAO和北大西洋的其他环流，从 而对热带外北大西洋海温产生作用［29-32］ &综上所述,北大西洋三极型海温异常对于欧亚

大气环流和东亚气候异常具有重要的影响，因此,

与后期夏季东亚地区大气环流和我国东北夏季气

温关系密切，是我国东北夏季气温异常的前兆信 号'3］& ZUO, el al［12,20］和 WU, el al［11］研究指出，

研究北大西洋三极型海温异常变化特征及形成机

理具有重要的意义&已有不少学者研究了冬季北 大西洋三极型海温异常及其与局地海气相互作用 和热带太平洋强迫的关系［1,23-25,28］ &然而，针对其他

春季北大西洋三极型海温异常对东亚夏季气候的 影响比同期夏季海温异常的影响更大&北大西洋三极型海温异常的形成很大程度上

受北大西洋涛动(Novh Atlantic Oscillation, NAO)影 响［1,21］& NAO作为北半球重要的大气低频变化重

季节，尤其是春季北大西洋三极型海温异常变化特 征及形成机理的研究还相对较少&本文将尝试分

析春季北大西洋三极型海温异常的变化特征,并讨

论春季北大西洋三极型海温异常与春季NAO和前

要的模态之一，反映了北大西洋上空大气质量在经 期冬季ENSO的联系&6期李忠贤，等:春季北大西洋三极型海温异常变化及其与NAO和ENSO的联系7231资料与方法1.1资料(1)英国 HddISST( Hadlee Center Global Sea Ice and Se Surface Temperature)的逐月 SST 资料，水

之间的相关关系即为偏相关关系38］ &此时y与=1 之间的偏相关系数表达式为：'平分辨率为1°x1。，时间段为1951—2016年；(2 )美 国 NCEP/NCAR ( Nationi Centwa for Environmental Preictioi^ Nationi Center for Atmospheac

其中：C、C2、s分别表示y与=1、=1与=2、y与=2之 间的相关系数&由于春季NAO和前期冬季ENSO

y对春季北大西洋海温异常都有影响，因此本文选用

偏相关的方法消除一种现象对北大西洋海温异常

的影响后，计算另一种现象对北大西洋海温异常产

Reseach)提供的再分析资料'刑，包括海平面气压场

和海表面风场，水平分辨率为2. 5°x2. 5°,时间段为 1951—2016 年；生的影响&例如，计算春季NAO对同期春季北大西

洋海温异常的影响时,y为春季北大西洋海温距平，

(3)美国伍兹霍尔海洋研究所\"WHOI)提供的 OAFlut数据集［35］，包括潜热通量和感热通量，水平

=1为春季NAO指数,=2为前期冬季Nino3. 4指数&分辨率为1°1°,时间段为1958—2016年。涉及季节平均时,冬季为12月一次年2月平均 (DJF),春季为3—5月平均(MAM)&本文采用美

2春季北大西洋三极型海温异常的变

化特征为分析春季北大西洋海温异常的主要模态及 其变化特征，对1951—2016年共66 a的海温距平

国 CPC ( Climate Prediction Center)提供的 Nino3. 4 指数。北大西洋涛动指数取为基于NCEP/NCAR提

供的海平面气压场计算的北大西洋地区(25° _ 40°N,10°~50°W)与(50°~65°N,10°~50°W)区域

场进行EOF分解&图1是1951—2016年春季北大

西洋海温距平的EOF分解第一模态的空间分布，第

一模态的方差贡献率是35.7%&由图1可知，春季

平均的海平面气压之差［36］&北大西洋海温距平在经向上呈现出“-+ 的三极

1.2方法主要采用经验正交函数分解(EmpiOcal Orthogonal Function, EOF )揭示春季北大西洋

结构，负异常最大值和次大值中心分别在北大西洋 的西北部和东南部，正异常最大值中心在北大西洋

中纬度地区，此模态称为北大西洋三极型海温异 常［20］&为方便讨论，本文将北大西洋海温距平从热

(0. 5°~70. 5°N,0. 5°E~85. 5°W)海温距平场时空

变化，此外，还用到相关分析、偏相关分析以及合成 分析等统计方法'\"闕。所有数据在分析时先去除

带至副极地呈现出“-+ 空间型结构称为三极型

海温异常正位相结构，“ + - +”空间型结构称为三

线性趋势。当存在3个以上变量相互影响时(如考虑y和

极型海温异常负位相结构&图1a方框区域分别是 第一模态时间系数与海温距平相关的大值区，在北

=1、=之间的关系),考虑消除=2的影响后,y与=1

大西洋高纬地区和低纬地区为显著的负相关，在北图1 1951—2016年春季北大西洋海温距平场EOF分解第一模态的空间分布(a)和时间系数(b) (阴影区表示第一模态时间系数与春季北大西洋海温距平场相关系数通过# = 0. 05的显著性检验)Fig. 1 (a) Tho spaial pattern of the first mode of EOF in the Noth Atlantic SSTA duong 1951一2016 ；( b) the corresponding hmo series(shading indicates that tho correlation coefficients between tho corresponding hmo series of tho first mode and tho spring

North Atlantic SST anomaly pas tho 95% significance test)724气 象 科 学39卷大西洋中纬度地区为显著的正相关。根据第一模态时间系数与海温异常相关系数

的显著区域，本文定义了春季北大西洋三极型海温

异常指数（NATI）,即NATI =M$ - （S* +0*）/2 &

（2）其中：M*为北大西洋中纬度（27.5。- 37. 5。N,

40. 5。~75. 5°W）的区域平均SSTA；S*为北大西洋

低纬度（2. 5°~22. 5°N,17. 5°~ 57. 5°W）的区域平均

SSTA；N* 为北大西洋高纬度（45. 5°~ 60. 5°N,25. 5°

~ 50. 5°W）的区域平均SSTA&春季北大西洋海温异常EOF分解第一模态时

间系数与NATI的相关系数为0. 88,通过# = 0. 01 信度水平的显著性检验，说明NATI可以很好地反

映北大西洋三极型海温异常的变化。为揭示春季北大西洋三极型海温异常对应的 大气环流异常，将NATI与同期春季的海平面气压

距平进行相关分析（图2）&如图2所示，春季北大

西洋三极型海温异常正位相时，北大西洋副极地出

现海平面气压负异常，中纬度出现海平面气压正异

常，此结构对应NAO正位相，即北大西洋地区的副

极地低压（'冰岛低压）和副热带高压（亚速尔高压）

异常偏强22（&图3给出了 1951-2016年春季 NATI与春季NAO指数的年际变化，如图3所示，

NATI与NAO指数具有较好的同位相变化关系。计

算表明，春季NATI与春季NAO指数的相关系数为

0.52，通过了 # = 0.01信度水平的显著性检验。这

表明，春季北大西洋三极型海温异常显著地受到 NAO的影响。此外，春季NATI与前期冬季NWo3. 4

指数的相关系数为-0. 30,通过了 # = 0. 01信度水平

的显著性检验。为了分析春季NAO和前期冬季 ENSO对春季北大西洋三极型海温异常影响的相对

重要性，计算了春季NAO指数和前期冬季NWo3.4 指数与春季NATI的偏相关系数。消除前期冬季

NiWo3. 4的影响后，春季NATI与同期NAO指数的

偏相关系数分别为0. 50，通过了 # = 0. 01信度水平 的显著性检验。消除春季NAO的影响后，春季 NATI与前期冬季NWo3.4指数的偏相关系数为

-0. 26,通过了 # = 0. 05信度水平的显著性检验。图4是NAO指数和NWo3. 4指数与春季NATI

的超前滞后相关系数。由图4可知，当NAO指数超

前NATI 2个月时，两者之间的相关系数最大，达

0.73,通过了 # = 0.001显著性检验；当NAO指数滞

后NATI时，相关系数明显减小，滞后1个月时, 二者的相关系数为0. 20&这表明冬春季NAO对春季图2春季北大西洋三极型海温指数与春季北大西洋海平面

气压场距平的相关分布（阴影区表示通过# = 0. 05的显著性检验）Fig.2 Correlation of the spring NATI wiW the spang North

AtlanWc SLP anomaly（shading indicates significance at the 95% level）喚图3 1951-2016年春季NATI与春季NAO指数的年际变化Fig. 3 Time seaes of the NATI and the NAO indet in the

speingdueing1951 -2016图4春季NATI与NAO指数(实线)和Ninl. 4指数(虚线)的 超前/滞后相关系数(粗曲线表示通# = 0. 05的显著性检验)

Fig.4 Lag correlation coefficients of the NAO index ( solip) and Nimo3.4 inde ( dashed) wieh ehespeingNATI ( ehick cueees

eepeesenesigniticanceaeehe95% aeeea)北大西洋三极型海温异常具有重要的作用,春季北

大西洋三极型海温异常对大气具有一定的反馈作

用&从NWo3. 4指数与春季NATI的超前滞后相关 系数可以看出，当NWo3.4指数超前NATI 3个月

时,两者之间的相关系数为-0- 30,通过了 # = 0. 05

的显著性检验；当NiWo3. 4指数滞后NATI时，两者 相关性较弱，未能通过显著性检验&这表明春季

NAO对春季北大西洋三极型海温异常的影响高于

ENSO&6期李忠贤，等:春季北大西洋三极型海温异常变化及其与NAO和ENSO的联系7253春季北大西洋三极型海温异常与NAO和ENSO的联系为了揭示春季NAO和前期冬季ENSO对春季 北大西洋三极型海温异常形成的相对贡献，我们进

一步计算了春季NAO指数和前期冬季Nino3. 4指

数与春季北大西洋海温距平的偏相关系数分布（图

5）。由图5a可知，在消除前期冬季ENS0的影响

后，春季NAO指数与同期北大西洋海温异常的偏相

关呈现“-+ 的三极结构。可见，NAO的正（负） 位相对应于春季北大西洋三极型海温异常的正

（负）位相。由图5b可知，在消除后期春季NAO的 影响后，冬季热带中东太平洋海温异常也会在次年 春季北大西洋激发出类似于三极子的结构，但是与 典型的北大西洋三极型海温异常结构不同，偏相关

系数的大值区主要集中在（0°~30°N）的北大西洋

低纬地区，中纬度和副极地偏相关系数虽然呈现出

反向的结构，但是相关性较弱，且通过显著性检验

的区域较少。图6是春季NAO指数和前期冬季NWo3. 4指 数与春季北大西洋海平面气压距平的偏相关系数

分布。由图6a可知，在消除前期冬季ENSO的影响

后，春季NAO指数与同期春季北大西洋海平面气压

距平的偏相关系数分布与图2非常相似，图6a副热

带高压（亚速尔高压）中心位置与图2相比稍有北

偏，副极地低压（冰岛低压）中心位置基本重合。由 图5b可知，当消除次年春季NAO的影响后，冬季

ENSO对次年春季北大西洋海平面气压也有一定的

影响。冬季中东太平洋的海表温度正异常使得次

年春季北大西洋海平面气压在副极地出现弱正异 常，副热带西部出现负异常，大致出现了南北向的

“跷跷板”结构，类似NAO负位相的特征，但是强度

较弱。计算表明冬季NWo3. 4指数与次年春季NAO

指数的相关系数为-0.14,为弱负相关关系。这与

前人的研究结果较为一致，即ENSO与NAO的线性 关系并不显著［39］ &海平面气压异常可通过改变海表风场和海气 界面热量交换，从而引起大范围海温异常［1，28,40］&

我们进一步分析了春季NAO指数和前期冬季

NiWo3. 4指数与春季北大西洋海表风场距平和海表

湍流热通量距平的偏相关系数分布（图7）&海表湍 流热通量为感热和潜热通量之和，正湍流热通量异 常表示海洋向大气传输热量，反之，负异常表示大

气向海洋传输热量。图7v为消除前期冬季ENSO

影响后，春季NAO与同期春季北大西洋湍流热通量

异常的偏相关关系。由图7v可知，春季NAO激发

的北大西洋湍流热通量也呈现出三极形态，当NAO

正位相时，副热带和副极地海表湍流热通量正异

常，中纬度负异常。与此对应的，副极地出现西风

异常和气旋式异常环流，副热带出现东风异常，中 纬度出现反气旋异常环流。这意味着,NAO正位相

增强时，副热带出现东风异常增强表面蒸发，出现

正湍流热通量异常，引起负海温异常；中纬度出现

反气旋环流，墨西哥湾和北美东海岸的东南风异常

使得该地区的海气温差减少，抑制海表湍流热通

量，中纬度出现正海温异常；副极地的异常西风和 气旋式异常环流带来的冷洋环流使得该地区的海 气温差加大，增强海表湍流热通量的正异常，出现

负海温异常，形成春季北大西洋三极型海温异常正

位相&春季北大西洋三极型海温异常负位相的形

成过程与正位相基本一致，但是海表风场和海表热 通量异常的符号与之相反&与海表风场异常密切

联系的海表湍流热通量异常在联系北大西洋涛动

对北大西洋三极型海温异常中起到重要的贡献。 北大西洋风场异常增强（减弱）伴随的湍流热通量

场异常增强（减弱）异常使得局地海温异常降低（升

高），这与前人的研究结果一致⑴」2,20〕&图7b为消

除次年春季NAO的影响后，冬季ENSO与次年春季 海表湍流热通量异常的偏相关关系&由图7b可知，

冬季热带中东太平洋海温异常可以在次年春季热 带外北大西洋激发异常西南风,通过减少蒸发，抑

制海表湍流热通量，产生海温正异常&热带太平洋 海温异常可能通过热带大西洋海温对热带外北大 西洋大气环流产生作用［31,41］，从而对北大西洋三极 型海温异常产生影响&为了更好地反映春季NAO与前期冬季ENSO

对春季NAT形成的相对作用,下文通过合成分析的

方法,分别讨论春季NAO和前期冬季ENSO单独作

用，以及春季NAO和前期冬季ENSO共同作用下春

季北大西洋海温异常的特征& ENSO冷暖事件的年

份根据美国CPC的标准来选取&将春季NAO指数

的标准化数值％0.7的年份定义为春季NAO的正

位相年，春季NAO指数的标准化数值&-0.7的年

份定义为NAO负位相年&春季出现NAO正负位

相，而前期冬季未出现ENSO事件的年份定义为

NAO独立年;冬季出现ENSO事件,次年春季未出

现NAO的年份定义为ENSO独立年&春季NAO独

立年和冬季ENSO独立年具体年份见表1。图8是726气 象 科 学39卷90 75 60 45 30 15°W 090 75 60 45 30 15°W 6图5春季NAO指数(a)和前期冬季Nino3. 4指数(b)与春季北大西洋海温距平的偏相关系数分布

(阴影表示通过#=0. 05的显著性检验)Fig.5 Partial correlations patterns of the spring NAO index(a) and the previous winter Nino3. 4 index (b) with the spring North Atlantic SSTA(shading indicates significance at the 95% level)图6春季NAO指数(a)和前期冬季Nwo3. 4指数(b)与春季北大西洋海平面气压距平的偏相关分布(阴影表示通过# = 0. 05的显著性检验)

Fig.6 Partial correlation patterns of the spring NAO index(a) and the previous winter Nino3. 4 index (b) with the springNorth Atantic SLP anomaay (shading indicates significance at the 95% leve】)-90—75

-

60

—

45 —

30

15

I owI o

-0.6 一0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6图7春季NAO指数(a)和前期冬季NW&. 4指数(b)与春季北大西洋海表风场距平和海表湍流热通量的偏相关分布

(点阴影表示通过# = 0. 05的显著性检验)Fig.7 Partial correlation patterns of the spring NAO index\" a) and the previous winter Nino3. 4 index (b) with anomalies of thespring North Atlantic sea surface wind and turbulent heat flux (stippling indicates significance at the 95% level)春季NAO独立年NAO正、负位相对应的同期春季 （负）NAO可以激发春季北大西洋三极型海温异常 北大西洋海温距平差值分布，与图5a类似,春季正 正（负）位相。图9是ENSO独立年La Nina和6期李忠贤，等:春季北大西洋三极型海温异常变化及其与NAO和ENSO的联系727El Nino年对应的次年春季北大西洋海温距平差值 分布，与图5b类似，通过# = 0. 05信度水平的显著 性检验的区域主要在北大西洋低纬度,北大西洋中

高纬海温异常的强度较弱。表1 NAO、ENSO独立的典型年Tabla 1 Typical years in which NAO os ENSO occur independently位相 NAO独立年 ENSO独立年正 1960,1963,1986,1994,2002,2014 1952,1969,1977,1988负1951，1953，1962，2013 1971，1999，2001，2011图8春季NAO独立年正、负位相对应的春季北大西洋 海温距平分布差值(单位:n %阴影表示通过#=0.1的显著性检验)Fig. 8 <061600X0 of the spring North Atlantic SSTA between

positive and negative NAO cases when NAO occurs independently in spring (unit： n % shading indicates significance at the 90% level)图9冬季ENSO独立年拉尼娜、厄尔尼诺对应的次年

春季北大西洋海温距平分布差值(单位:n,阴影表示通过#-0.1的显著性检验)Fig.9 Dimerences of the spOng NoOh Atlantic SSTA betweenLa Nina

and El Nino cases when ENSO was independent in winter

(unit: n % shading indicates significance at the 90% level)由上文分析可知，前期冬季ENSO与春季NAO 线性相关并不显著,因此将NAO和ENSO共同作用

的年份进行更细致的划分(表2)，将冬季发生La Nina

事件,次年春季出现NAO正位相的年份定义为

La Nina-PNA0年份;冬季发生El Nmv事件,次年春

季出现NAO负位相的年份定义为El Ninv-NNAO年

份;将冬季发生El Ninv事件,次年春季出现NAO正 位相的年份定义为El Nio-PNAO年份;冬季发生

La Nina事件，次年春季NAO负位相的年份定义为 La Nina-NNAO年份。图10是春季NAO和前期冬

季ENSO共同作用的4种不同配置时春季北大西洋 海温距平的合成。由图10a、c可知，前期冬季E1

Ninv( La Nina)削弱(增强)了由春季NAO正位相激

发的春季北大西洋三极型海温异常正位相强度。

由图10b)d可知,前期冬季El NiPv( La NiPa)增强

(削弱)了由春季NAO负位相激发的春季北大西洋

三极型海温异常负位相强度。与NA0独立年相比

(图 8), La NPa-PNAO 或 El Nmv-NNA0 年的北大

西洋低纬度海温异常范围更广；El NPo-PNAO或 La Nina-NNAO年的北大西洋海温异常三极结构不

太明显。结合图6和图10可知，在前期冬季ENSO

和春季NAO同时存在的年份，前期冬季ENSO所引

起的春季大气环流异常对春季NAO的中心位置造

成一定程度的偏移，进而引起北大西洋三极型海温

异常中心的位置偏移和强度差异。表2 NAO、ENSO同时发生的典型年Table 2 Typical year in which NAO and ENSO occur simultaneously事件年份El NinoPNAO1959,1964,1978,1992,2007,2015E'Ncno-NNAO1958,1970,1973,1980,1987,1995,2005,2010LaNcna-PNAO1956,1972,1974,1976,1989,2009LaNcna-NNAO1984,1996,2001,20064结论本文利用HadlSST逐月SST资料,NCEP/NCAR

再分析的逐月海平面气压场、海表风场及美国伍兹

霍尔海洋研究所(WHOI)提供的OAFIux感热通量 和潜热通量资料，研究了春季北大西洋三极型海温

异常变化及其与春季NAO和前期冬季ENSO的联 系,得到以下主要结论：(1)春季北大西洋海温异常EOF第一模态是三

极型海温异常，即北大西洋从北至南三极结构的海

温异常，其方差贡献率为35.7%。春季北大西洋三

极型海温异常的形成主要受到春季NAO的主导作

用，还受到前期冬季热带中东太平洋海温异常的影 响。消除前期冬季NiPo3. 4的影响后，春季NATI与 同期NAO指数的偏相关系数分别为0. 50,通过了728气 象 科 学39卷图10春季NAO和前期冬季ENSO同时发生年对应春季北大西洋海温距平的合成：(a) El Nino-PNAO；( b) El Nino-PNAO ；\" c) La Nina-PNAO；\" d) La Nina-PNAO(单位:n,阴影表示通过#-0.1的显著性检验)Fig.10 Composites of the spring Noth Atlantic SSTA when spong NAO and previous winter ENSO occur simultaneously:(a) El Nino-PNAO ; ( b) El NiPo-PNAO; ( c) La Nina-PNAO ; ( d) La Nina-PNAO ( unit： OC ； shading indicates significance at the 90% level)# = 0.01信度水平的显著性检验。消除春季NAO的

影响后，春季NATI与前期冬季Nto3. 4指数的偏相 关系数为-0. 26,通过了 # = 0. 05信度水平的显著性 检验。（2） 春季NAO正（负）位相引起北大西洋副极

ENSO事件可以通过影响春季大气环流异常，进而

调制NAO对北大西洋三极型海温异常的影响。本

文的研究结果主要基于观测资料诊断分析，还有待

于数值模拟的进一步验证。参考文献'1]周天军，宇如聪，5永祺，等.北大西洋年际变率的海气耦合

地出现西（东）风异常和气旋（反气旋）式异常环流， 海气温差加大（减少）,海表湍流热通量正（负）异

常，导致副极地SST负（正）异常；中纬度出现反气

旋（气旋）式异常环流,海气温差减少（加大），海表

模式模拟I :局地海气相互作用.气象学报，2006, 64 (1):

1-17.ZHOU Tianjun， YU Rucong， GAO Yongqi， et al. Ocean-

湍流热通量负（正）异常，导致中纬度SST正（负）异

常;副热带出现异常东（西）风，增强（减弱）表面蒸

atmosphero coupled model simulation of North Atlantic interannual

发，海表湍流热通量正（负）异常，导致副热带SST

负（正）异常，激发出正（负）位相北大西洋三极型海

vaOability I: local air-sea interaction. Acta Meteorolovica Sinti

( cn Chcnese) ， 2006， 64( 1 ) : 1-17.'2] WU Lixin， LIU Zhengyu. Noth Ahantic decadal veriability: air­

sea coupling，oceanic memoo，and potential nothem hemisphere

温异常。（3） 前冬热带中东太平洋海温异常引起的春季

resonance. J. Climate，2005， 18( 2) : 331-349.海表风场和海表湍流热量异常对热带外北大西洋

海温异常产生重要作用,进而调制春季NAO对北大

'3 ] CHEN Shangfeng，WU Renguang，LIU Yong. Dominant modes of

interannual veoability in Eurasian surface air temperature duong

西洋三极型海温异常的影响&本文研究表明春季NAO对春季北大西洋三极 型海温异常的形成具有重要的作用，前期冬季

boreal spong. J. Climate，2016，29(3) : 1109-1125.'4] CHEN Shangeng, WU Renguang. Interdecadai changes in the

relationship between interannual veriations of spring Noth Atlanhc SST and Eurasian surface air temperature. J. Climate， 2017， 306期李忠贤，等:春季北大西洋三极型海温异常变化及其与NAO和ENSO的联系729(10) : 3771-3787.[5] 李忠贤，孙照渤，倪东鸿，等.北大西洋海温异常影响中东急

流的观测分析和数值试验.热带气象学报，2013, 29 ( 1):

83-92.LI Zhongxian, SUN Zhaobo, NI Donghong, et al. Observed and simulated intuence of SSTA in North Atlantic ocean on miPdle

East jet stream. Journal of Tropical Meteorology ( in Chinese), 2013， 29(1) : 83-92.[6] 时晓矇，孙即霖，孙雅文，等.北大西洋秋季“三极子”海温结

构对冬季大气环流场的影响.海洋学报，2015, 37(7) : 33-40.SHI Xiaomeng, SUN Jilin, SUN Yawen, et al. The impact of the autumn Atlantic sea surface temperature three-pole structure on

winter atmospheOc circulation. Acta Oceanologica Sinica ( in Chcnese) , 2015, 37( 7) : 33-40.[7] 任宏昌，左金清，李维京.1998年和2016年北大西洋海温异

常对中国夏季降水影响的数值模拟研究•气象学报，2017, 75

( 6) : 877-893.REN Hongchang, ZUO Jinqing, LI Weijing. Role of the North

Atlantic SST anomalies in the 1998 and 2016 summer foods in China. Acta Meteorologica Sinica (in Chinese) , 2017, 75 ( 6):

877-893.[8] 李栋梁，蓝柳茹.西伯利亚高压强度与北大西洋海温异常的

关系.大气科学学报，2017, 40( 1)： 13-24.LI Dongliang, LAN Liuoi. Relationship between the intensity of the SiPeOan High and the SST anomaly in the North Atlantic.

Transactions of Atmospheric Sciences ( in Chinese) , 2017, 40

(1): 13-24.[9] Gambo K, LU Li, LI Weping, et al. Numetcal simulation of

Eurasian teleconnection pattern in atmospheric circulation during

the Northern Hemisphere winter. Adv. Atmos. Sei., 1987, 4(4):

385-394([10] 卢国阳，任保华，郑建秋，等.前秋墨西哥湾流延伸区海温与

东亚冬季风关系的年代际变化.气象科学，2017, 37 ( 2):

184-194(LU Guoyang, REN Baohua, ZHENG Jianqiu, et al. Decadal

veriation of relationship between sea surface temperature of autumn

gulf stream extension and the East Asian winter monsoon. Journal of the Meteorological Sciences ( in Chinese ) , 2017, 37 ( 2 ):

184-194.[11] WU Zhiwei, WANG Bin, LI Jianping, et al. An empirical

seasonal prediction model of the East Asian summer monsoon using

ENSOand NAO.J.Geophas.Res., 2009, 114( D18) : D18120. dot: 10.1029/2009JD011733.[12] ZUO Jinqing, LI Weijing, SUN Chenghu, et al. Impact of the

Noth Atlantic sea surface temperature wipole on the East Asian

summer monsoon. Adv. Atos. Sei., 2013, 30( 4) : 1173-1186.[13] 李淑娟，余锦华.中国东部夏季分区降水对海温异常响应特

征的研究.气象科学，2015, 35( 1) : 44-51.LI Shujuan, YU Jinhua Analysis on response of revional summer rainfall in East China te SST anomaly. Journal of the Meteorological

Sciences (in Chinese) , 2015, 35(1) : 44-51.[14] 容新尧，张人禾，LI Tim.大西洋海温异常在ENSO影响印

度一东亚夏季风中的作用.科学通报，2010, 55 ( 14 ):1397-1408.RONG Xinyao, ZHANG Renhe, LI Tim. Impacts of Atlantic sea sutiae temperature anomalies on Indo-Past Asian summer monsoon-ENSO relationship. Chinese Science Bulletin, 2010, 55

( 22) : 2458-2468.[15 ] Hong C C, Chang T C, Hsu H H. Enhanced relationship between

the tropical Atlantic SST and the summertime western Noth PacWie

subtropical high ater the early 1980s. J. Geophys. Res. Atrnos.,

2014, 119( 7) : 3715-3722([16] 何超，周天军，吴波.影响夏季西北太平洋副热带高压年际变

率的关键海区及影响机制.气象学报，2015, 73(5) : 940-951.HE Chao, ZHOU Tianjun, WU Bo. The kea oceanic reaions

responsible for the interannual veOability of the western Noth Pacific subtropical high and their impacting mechanisms. Acta Meteorologica Sinica (in Chinese) , 2015 , 73(5) : 940-951.[17] 李笛，陈海山•不同区域海温对亚洲夏季副热带西风急流变

异主模态的影响.气象科学，2017, 37(4) : 425-435.LI Di, CHEN Haishan. Impact of sea surface temperature anomalies in diWerent regions on dominant modes of summer Asian

subtropical westerly jet veOability. Journal of the Meteorological Sciences (in Chinese) , 2017, 37(4) : 425-435.[18] WU Renguang, YANG Song, LI Shi, et al. Northeast China

summer temperature and Noth Atlantic SST. J. Geophys. Res., 2011, 116( D16) : D16116.[19] 陈志恒，张杰，徐玮平.青藏高原初春积雪的多尺度变化与北

大西洋海温的关系.冰川冻土，2018, 40(4) : 655-665.CHEN Zhiheng, ZHANG Jic, XU Weiping. Relationship between

mulf-scale veriations of snow cever on the Tibetan Plateau in

early-spring and the North Atlantic sea suoface temperature. Journal of Glaciology and Geocttlogy ( in Chinese) , 2018, 40

( 4) : 655-665.[20] 左金清，李维京，任宏利，等.春季北大西洋涛动与东亚夏季

风年际关系的转变及其可能成因分析.地球物理学报，2012,

55( 2) : 384-395.ZUO Jinqing, LI Weijing, REN Hongli, et al. Change of the relationship between spOng NAO and East Asian summer monsoon

and its possible mechanism. Chinese Journal of Geophysics ( in

Chinee) , 2012, 55(2) : 384-395.[21 ] Deser C, Timlin M S. Atmosphere-ccean interaction on weekly

timescales in the North Atlantic and Pacific. J. Climate, 1997, 10

( 3) : 393-408.[22] Hurrell J W, Kushnir Y, Otteoen G, et al. An overview of the

Noth Atlantic oscillation,^/Hurrell O W, Kushnir Y, Ottersen G,

et al. The North Atlantic Oscillation: Climatic Significance and Environmental Impact. Washington: AmeOcan Geophysical Union,

2013.doi: 10.1029 /134GM01.[23 ] Deser C, Blackmon M L. Surface climate variations over the Noth

Atlantic Ocean duOng winter: 1900一1989. J. Climate, 1993 , 6

( 9) : 1743-1753.[24 ] Kushnir Y. Interdecadal vvriagons in North Atlantic Sea surface

temperature and asociated atmospheOc conditions. J. Climate, 1994, 7(1) : 141-157([25] Czaje A, Frankignoul C. Observed impact of Atlantic SST

730气 象 科 学39卷anomalies on the North Atlantic oscillation. J. Climate, 2002, 15 (6# : 606-623.[26] Saravenan R, CHANG Ping. Interaction between Atlantic

variability and E1 Nino-Southern Oscillation. J. Climate, 2000, 13 (13# : 2177-2194.[27] Giannini A, Kushnir Y, Cane M A. Interannuai variability of Caribbean rainfali, ENSO, and the Atlantic ocean. J. Climate, 2000, 13( 13# : 297-311([28] 周天军，宇如聪，5永祺，等.北大西洋年际变率的海气耦合

模式模拟II：热带太平洋强迫.气象学报，2006, 64 ( 1 #：

18-30.ZHOU Tianjun, YU Rucong, GAO Yongqi, et aO Ocean-

atmospheteaoupaed modeasimuaation otNotth Ataantiaintetannuaavarmbibty II: tropicai teleconnection. Acta Meteorologica Sinica

(in Chinee) , 2006, 64( 1# : 18-30.[29] Klein S A, Soden B J, Lau N C. Remote sea surface temperatureeatiationsduting ENSO: eeidence tot a ttopicaaatmosphetic bridge. J. Climate, 1999, 12(4) : 917-932.[30] Czaju A, ven der Vaart P, Marshall J. A diagnostic study of theroie of remote forcing in tropicai Atlantic vvriabibty. J. Climate,

2002, 15( 22) : 3280-3290.[31 ] CHEN Shangfeng, WU Renguang, CHEN Wen. The changing

relationship between interannuai variations oO the North Atlantic

OscillaOon and northern Wopicai Ahantic SST. J. Climate, 2015, 28(2) : 485-504.[32] WU Renguang, ZHANG Li. Bienniai relationship oO rainfali

vvriability betteen Centrai America and equatoriai South America.

Geophys. Res. Le., 2010, 37 ( 8 ) : L08701. doi: 10.

1029/2010GL042732.[33 ] Rayner N A, Parker D E, Horton E B, et al. Global analyses oO

sea surfacc temperature, sea ice, and night marine air temperature sinaeeheaaeenineeeeneh aeneuty.J.Geophys.Res., 2003, 108

( D14) : 4407.[34] Kalnay E, Kanamitsu M, Kistler R, et ai. The NCEP/NCAR 40-

yeatteanaaysisptoueae.Bu .Amet.Meeeot.Soa., 1996, 77( 3) :437-472.[35 ] YU Lisan, Weller R A. Objectively analyzed air-sea heat fluxes for

ehegaobaaiae-ateeoaeans ( 1981-2005 ) .Bu .Amet.Meeeot.

Soa., 2007, 88( 4) : 527-540.[36] 李崇银，李桂龙•北大西洋涛动和北太平洋涛动的演变与20

世纪60年代的气候突变.科学通报，1999, 44 ( 16 ):

1765-1769.LIChongyin, LI Guiaong.Vatiaeion oaehe NAO and NPO asoaiaeed wieh aaimaee uump in ehe 1960s.Chinese Saienae Bu aeein, 1999, 44( 21) : 1983-1987.[37] 魏凤英•现代气候统计诊断与预测技术• 2版•北京：气象出版

社，2007: 20-37.WEIFengying.Modetn aaimaeeseaeiseiaaadiagnosisand ptediaeion eeahnoaogy.2nd ed.Beiuing: China Me eeo to aogi aa a P te s( in Chinese) , 2007: 20-37.[38] 施能•气象科研与预报中的多元分析方法• 2版•北京：气象出

版社，2002: 21-22.SHI Neng. Mumveriate analysis method in meteorologicai research and aoteaaseing.2nd ed.Beiuing: ChinaMeeeotoogiaa Ptes( in Chinese) , 2002: 21-22.[39] 汪子琪.ENSO与NAO关系的复杂性及其机理[硕士论文].

南京：南京信息工程大学，2017.WANG Ziqi. The compiex relationship between ENSO and NAO and its mechanism [ D ]. Nanjing: Nanjing University of Information Science & Technology (in Chinese) , 2017.[40] 李忠贤，孙照渤，倪东鸿，等.北太平洋海平面气压场变化与

海温的关系.大气科学学报，2009, 32(5) : 637-644.LI Zhongxian, SUN Zhaobo, NI Donghong, et ai. Relationships

betteen sea level pressure and sea surfacc temperature anomalies

over the North Pacific. Transactions of Atmospheric Sciences (in

Chinese) , 2009, 32( 5) : 637-644.[41 ] Pozo-6pzquez D, Esteban-Parra M J, Rodrigo F S, et ai. The

association beteen ENSO and winter atmospheric circulation and temperature in the North Atlantic reaWn. J. Climate, 2001, 14

( 16) : 3408-3420.