【摘 要】
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本文基于美国航空航天局戈达德空间研究所地表气温,美国国家海洋和大气局-环境科学协作研究所二十世纪再分析资料,英国气象局哈德莱中心海温及海平面气压,美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心再分析资料,以及第六次国际耦合模式比较计划的多模式试验结果,去除外强迫影响后,研究1910/1911~2019/2020年北半球冬季欧亚中高纬地区“暖北极-冷欧亚”(WACE)模态的年代际变化特征及物理原因。研究
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“大气低频振荡影响中国持续性强降水的物理机制”(41375091); 中国科学院战略性先导科技专项课题“青藏高原-极地气候联动机制及影响研究”(XDA2010030807);
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本文基于美国航空航天局戈达德空间研究所地表气温,美国国家海洋和大气局-环境科学协作研究所二十世纪再分析资料,英国气象局哈德莱中心海温及海平面气压,美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心再分析资料,以及第六次国际耦合模式比较计划的多模式试验结果,去除外强迫影响后,研究1910/1911~2019/2020年北半球冬季欧亚中高纬地区“暖北极-冷欧亚”(WACE)模态的年代际变化特征及物理原因。研究发现,二十世纪以来,WACE具有显著的年代际变化。WACE年代际正位相时期,北极地区水汽异常辐合,导致向下长波辐射异常增加,另外,对流活动增强进而有利于潜热释放,同时,乌拉尔高纬度阻塞发生频率偏高,导致热量向欧亚大陆北侧的极区输送,进而北极地区出现异常暖平流,导致北极温度出现正异常。与此同时,欧亚地区水汽辐散,向下长波辐射负异常,伴随对流活动减少进而潜热释放减少,同时,欧亚极涡减弱,西风带松弛,乌拉尔高纬度的阻塞发生频率偏高,有利于冷空气频繁南下,欧亚大陆出现异常冷平流,导致欧亚大陆温度出现负异常。在年代际尺度上,冬季(DJF)北大西洋海温与WACE之间存在密切联系。北大西洋中纬度与副热带海温的年代际变化对应的异常大气环流型与WACE对应的异常大气环流型相似。进一步,利用CAM3.0大气环流模式,我们验证了北大西洋中纬度及副热带的海温正异常可能通过引起巴伦支-喀拉海南侧欧亚大陆上空低层至高层的异常反气旋,进而影响对流层整层水汽输送,从而影响WACE年代际变化。此外,冬季(DJF)南极涛动与WACE之间的联系存在显著的年代际变化,统计结果表明1948/1949~1987/1988冬季(DJF)南极涛动负位相对应的异常大气环流型有利于WACE处于正位相。动力诊断结果表明,南极涛动负位相伴随对流层高层南半球中高纬东风异常,异常中心位于南极半岛西北侧的东南太平洋以及南极半岛东北侧的南大西洋中高纬上空,通过波流相互作用,南美洲南部和南大西洋中高纬地区出现异常罗斯贝波源,相应地罗斯贝波向北传播至热带地区,定常罗斯贝波能量在二维水平非均匀气流中通过赤道大西洋和赤道东太平洋的窗口区继续向北传播至欧亚大陆与北极,这可能导致从南半球的南大西洋中高纬地区、经过南大西洋中部、赤道大西洋、撒哈拉沙漠南侧、西西伯利亚、至喀拉海北侧的“-+-+-+”的异常纬向风波列的出现,从而西伯利亚北部的对流层高层出现异常反气旋,有利于WACE形成。
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