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欧亚西部春季陆面温度主模态及其与大气遥相关模态的可能联系

作者:宋艺迪、陈海山  发布时间:2022/03/07 09:10:14  浏览量:

近年来,欧亚西部地区在全球变暖下升温显著,引起社会广泛关注。不少研究指出欧亚大陆西部春季地表温度(LST)异常是亚洲乃至全球气候的潜在驱动力。最近的研究表明西亚春季西亚地区陆面热力异常与我国北方气候存在密切的联系,因此,对欧亚西部春季陆面热力异常及其成因的研究有着重要的现实意义。然而,目前该地区春季地表温度基本变化特征及其成因并不清楚。针对这个问题,陆气相互作用团队陈海山教授指导的博士研究生宋艺迪利用观测和再分析资料确定了欧亚西部春季LST的前三个EOF主模态(图1),并从地表能量收支的角度研究了大尺度大气遥相关模态通过调控云和水汽的变化在LST异常中起到的关键作用,相关研究成果发表于《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》,研究工作得到国家自然科学重点项目(42130609)资助。

研究表明:1)欧亚西部春季LST的EOF1模态呈现为一致型变化的空间分布特征,与斯堪的纳维亚(SCA)和东大西洋/俄罗斯西部(EA/WR)遥相关的同相组合密切相关。当SCA与EA/WR同为负位相时,欧亚西部春季表现为一致型变暖,并处于异常反气旋型环流的控制之下。因此,这种一致型变暖是异常南风引起的温暖大气中更多的水汽造成的向下长波辐射的增强,以及总云量减少造成的入射太阳辐射的增强的共同结果;2)EOF2模态呈现为经向偶极子结构,由北大西洋振荡(NAO)主导。伴随着欧洲西部和里海周围上空的异常气旋和反气旋,前者的LST异常主要由云短波辐射过程造成的,而后者则由水汽引起的向下长波辐射变化主导;3)EOF3模态主要表现为纬向偶极子型,由与欧亚(EU)遥相关相关的水汽温室效应主导(图2)。

图1 1958-2017年期间欧亚西部春季LST异常(上)EOF1、(中)EOF2和(下)EOF3模态的空间分布(单位:K)。通过分别将来自(a-c)观测(d-f)NCEP/NCAR和(g-i)JRA-55回归到相应的(j-l)标准化PCs上获得。解释方差显示在(a–i)的右上角。(a–i)中打点区域表示通过0.05显著性水平的t检验。

图2 1958-2017年期间春季(a)(d)(g)850hPa、(b)(e)(h)500hPa、(c)(f)(i)200hPa位势高度场(阴影;单位:m)和相应的水平风场(矢量;单位:m/s)对标准化(左)PC1、(中)PC2和(右)PC3的回归。位势高度场仅显示通过0.05显著性水平的t检验的区域;风场只绘制出纬向或经向风任一分量通过 0.1 显著性水平的 t 检验部分。

参考文献:

Song, Y., Chen, H.*, & Yang, J. (2022). The dominant modes of spring land surface temperature over Western Eurasia and their possible linkages with large-scale atmospheric teleconnection patterns. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 127, e2021JD035720. https://doi.org/10.1029/2021JD035720

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