青藏高原不仅是“亚洲水塔”而且也是驱动全球大气环流异常的主要热源（汇）。青藏高原感热和大气凝结潜热是高原热力的主要贡献组分，高原的热力异常是东亚年际、（次）季节气候预测和暴雨等极端天气的重要预报因子；夏季风期间高原热力又以降水产生的非绝热加热作用最为重要。气候变暖背景下，青藏高原和北极冰冻圈的响应均呈现冰雪消融加剧，增温高于全球平均的二倍以上，热力差异造成环流的调整，使得高原春季热力增加和夏季降水整体增强，其与北极海冰迅速减少的关联也受到关注。
近日，南京信息工程大学陆气相互作用团队博士研究生胡睿(第一作者)和张杰教授（通讯作者）等人探讨了北极海冰异常与青藏高原春季热力和夏季降水之间的联系，相关的研究成果发表在国际期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres和Journal of Climate上。
1.北极海冰消融通过波列调制西气旋-东反气旋异常促使高原夏季降水北移
青藏高原夏季降水北移对应着500hPa高度上的偶极型环流异常，高原东北部和西南部分别对应反气旋和气旋异常。高原东部的异常东风减弱了气候态西风，不利于水汽的向东输送。同时阿拉伯海上空的异常南风有利于将暖湿空气从低纬度海洋向西南输送，有助于高原北部-中西部降水增多。那么这一偶极模态是否与北极海冰变化有关呢？研究选取北部-中西部区域内站点降水作为研究序列，表征高原夏季降水的不均匀分布。
大气环流对北极海冰变化具有非线性的响应，因此分时段讨论北极海冰变化与高原夏季降水之间的联系。由图1可以看到，降水序列与初夏6、7月海冰密切相关。选取高相关区域为海冰关键区，海冰异常激发由极地南传到高原的罗斯贝波列，增强了高原两侧的槽脊结构，对应偶极子异常，进而影响水汽输送最后影响降水。另外，高原夏季降水异常与前期4、5月海冰有关，对应的海冰关键区与初夏时不同。其中，欧亚大陆上的土壤湿度异常是连接晚春关键区海冰和高原夏季降水的重要桥梁。关键区海冰减少激发欧亚大陆上的异常罗斯贝波列，影响里海东侧和高原东北侧的温度平流。里海东侧受到西南暖湿气流影响，融雪增加，土壤湿度增加，而高原东北侧则相反。对应的土壤湿度异常持续到夏季，调制了夏季丝绸之路波列的强度，使得高原西侧、东侧的槽和脊分别加深和增强，加强了高原东西两侧的偶极模态，影响夏季降水。具体机制图详见图2。
图1. 高原关键区降水序列和（a）4月；（b）5月；（d）6月和（e）7月的北极海冰密集度间的相关系数。阴影区域表示通过0.05显著性水平的显著性检验。品红色环状区域表示海冰关键区。高原关键区降水序列和（c）4月和5月的北极关键区海冰序列以及（f）6月和7月的北极关键区海冰序列。
图2. 北极海冰影响高原夏季降水的物理机制。
2.北极海冰减少增加高原中西部春季热力
高原春季的地表温度在高原北部和中西部地区呈现上升趋势，这种不均匀分布与巴伦支海-喀拉海区域的海冰密集度在20年代后的关系明显增强，显示出显著的负相关（如图3）。随着20年代后关键区海冰的剧烈变化，高原地区对应出现反气旋性异常环流，中纬度地区的波列结构与环球遥相关波列相似。一方面，关键区海冰异常激发了巴伦支海-喀拉海向东南传播的能量，使得西西伯利亚平原上的西风增强。该异常表明副热带急流向极偏移，而高原位于急流轴南部，对应有异常反气旋。另一方面，关键区海冰异常导致高纬度地区出现气旋性异常，不利于积雪的融化进而降低土壤湿度。该异常进一步影响西西伯利亚平原以及黑海-地中海周边地区的温度梯度和斜压稳定性，调制中纬度罗斯贝波。在高原上异常反气旋的影响下，下沉运动的增强有利于加强绝热加热，并导致云量减少，进一步导致高原雪深减少。在积雪-反照率效应和云-辐射效应的共同作用下，高原上空净向下短波辐射增加，导致高原地表温度增加。具体机制图详见图4。
图3. 与5月青藏高原热力相关联的春季巴伦支海海冰(左上)与中纬度波通量(左下)、青藏高原上5月垂直速度(中上)、雪深(右上)、地表温度(中下)及感热通量(右下)变化
图4. 20年代后巴伦支-喀拉海海冰影响高原春季热力的物理机制。
发表文章：
Hu R.,Zhang J.*, Chen L., Ma Q., Chen Z., Wu S. (2023). Strengthened connections between Arctic sea ice and thermal conditions over the Tibetan Plateau in May after the 2000s. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128, e2023JD039122. https://doi.org/10.1029/2023JD039122.
Hu R.,Zhang J.*, Chen H., Ma Q., Chen Z., Wu S., et al. (2023). Arctic Sea Ice Loss Inducing Northwest Extension of Summer Precipitation over the Tibetan Plateau. Journal of Climate, 36, 7865-7877.https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0027.1.
