夏季亚洲高空急流南北偏移与丝绸之路遥相关

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亚洲急流的经向偏移和丝绸之路遥相关分别是夏季欧亚大陆上空对流层高层纬向风和经向风的主导模态,其年际变化对北半球夏季的气候有显著影响。本文对两者在年际尺度上表现出的相互联系及其动力学机制进行分析,得到以下主要结论:  夏季亚洲高空急流的经向偏移与丝绸之路遥相关存在显著的相关关系。亚洲急流偏北时,丝绸之路遥相关更容易表现为西亚和东亚上空的反气旋式异常以及中亚上空的气旋式异常;反之亦然。两指数的相关系数为0.40,超过了99%的显著性水平。两者之间的相关关系可以用如下的动力学原理解释。一方面,亚洲急流的经向偏移可以激发里海地区上空的经向风异常,该经向风异常在急流的波导作用下激发出下游的丝绸之路遥相关。另一方面,丝绸之路遥相关反过来又可以通过西亚和东亚上空的反气旋式或气旋式异常,促进亚洲急流的经向偏移。  亚洲急流的经向偏移与热带表面温度异常和热带对流层温度异常有关。急流偏北时对应热带表面温度冷异常,整个热带对流层也表现为冷的温度异常;反之,急流偏南时对应热带表面温度暖异常,热带对流层的温度也表现为暖异常。热带中东太平洋的海表温度异常,尤其是前春和夏季的海表温度异常,与急流的经向偏移有显著的相关关系。其中,前春的海表温度异常比同期夏季的海温关系更强。热带对流层温度异常与热带中东太平洋海温也存在类似的关系,即与春季的海温关系更好。我们通过对流层温度异常对热带中东太平洋海表温度变率滞后3-4个月的响应解释了这种现象。此外,热带对流层温度异常还可以通过影响亚洲急流南北偏移而影响丝绸之路遥相关。  夏季亚洲高空急流经向偏移与丝绸之路遥相关的关系存在不对称性:当亚洲急流偏北时,与丝绸之路遥相关的关系更强;而偏南时,两者的关系较弱。两指数的相关系数在急流偏北年和偏南年分别为0.60和-0.16。这种不对称与里海上空的经向风异常有关。亚洲急流偏北时,里海经向风异常显著,能有效地激发下游的丝绸之路遥相关,从而使急流经向偏移与丝绸之路遥相关之间出现显著的正相关。而亚洲急流偏南时,里海经向风异常很弱,未能激发下游波列,急流经向偏移与丝绸之路遥相关的联系也变得很弱。  急流经向偏移与丝绸之路遥相关的强度都表现出明显的右偏分布,即急流偏北时比偏南时纬向风异常更强,丝绸之路遥相关在里海上空为南风异常时比北风异常时更强,两指数的偏度分别为0.76和0.55。急流经向偏移与丝绸之路遥相关关系的不对称性对这种右偏分布起重要作用:亚洲急流偏北时与丝绸之路遥相关之间的相互作用使两者都变得更强;而亚洲急流偏南时与丝绸之路遥相关并没有显著的相关关系,使得上述反馈过程也变得微弱。如果去除两者之间相互联系的部分,那么急流经向偏移和丝绸之路指数的偏度分别减小至0.40、0.23,说明两者之间的反馈机制大约可以解释两者偏度的一半左右。  西亚高空急流和东亚高空急流在经向方向上的南北偏移有显著的相关关系,两指数的相关系数为0.40,超过了99%的显著性水平,说明整个亚洲急流的经向偏移是一个整体性的特征。同时,两指数对应的表面温度和降水异常在热带和东亚地区的分布具有很好的相似性。另一方面,西亚和东亚急流经向偏移也表现出明显的不同。前者与丝绸之路遥相关的关系显著,后者与EAP/PJ型遥相关联系紧密,而与丝绸之路遥相关的关系很弱。相比起来,东亚高空急流经向偏移对应的东亚地区的气候异常更强,这可能与东亚夏季大尺度环流与东亚热带-副热带地区降水异常之间的相互反馈有关。而西亚急流经向偏移对应的印度半岛的气候异常更强,这可能与印度半岛降水与丝绸之路遥相关波列的相互作用有关。
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