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乌拉尔阻塞和北太平洋阻塞联合影响暖北极-冷大陆

  近20多年来,冬季北极地区的显著增温与北半球中纬度大陆的降温现象同时发生,这被称为暖北极-冷大陆(WACC)模态 。其与北半球中纬度地区极端冷事件有重要联系。然而,除了海冰以外,驱动WACC模态的主要大气因子,如北极涛动(AO)和阻塞高压,哪个因子更重要,更容易诱发产生WACC模态,目前还没有明确回答。大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)肖子牛研究员和赵亮高工及其合作者就北半球阻塞高压与北极涛动(AO)和WACC模态的联系和差异展开深入研究。

  结果发现,WACC模态(近地面气温T2m的EOF1)与乌拉尔山和北太平洋地区的阻塞协同指数(HCBs)的关系比AO更好,而且近些年来,阻塞协同增强的特征日益明显,同时WACC模态也逐渐增强(图1)。增强的同时阻塞首先通过向北极地区输送大量水汽和热量,诱发北极变暖。同时在北极圈附近激发了对流层反气旋异常,导致行星波和经向环流输送的异常,随后北半球出现了动力和热量的重新分配。这个过程伴随着绕极急流的减弱和副热带西风急流的向极移动,最终导致中纬度大陆的弱降温,形成WACC模态(图2)。然而,近地面气温的EOF2代表AO模态(图1c),它的机制与WACC不同,其引起的降温范围和幅度远比WACC型大。

  近几十年来,北太平洋上空的高压异常在WACC模态中发挥了越来越重要的作用。在有人类活动的CMIP6多模式集合中,与HCBs有关的WACC模态比在无人类活动的模式集合中更容易再现。因此,在全球变暖越加剧烈的情况下,关注高纬同时阻塞现象与WACC模态的联系是很有必要的,这也有助于提高冬季极端冷事件的预测能力。

  相关成果发表在JGR-Atmospheres上。该研究得到国家自然科学基金项目(41790471,42075040,U1902209)、中国科学院战略性先导科技专项子课题(XDA20060501)和国家重点研发计划项目(2018YFA0606203)的共同支持。

图1. 1980-2018年北半球冬季T2m的EOF(a)第一和(c)第二模态及其对应的标准化(b)PC1和(d)PC2(黑线)序列。红线表示HCBs指数,蓝线表示AO指数乘以-1。所有数据已做了9年低通滤波处理。

图2. 增强的高纬阻塞协同影响WACC模态的概念模型图

  论文信息:

  Zhao, L., Dong, W., Dong*, X., Nie, S., Shen, X., & Xiao, Z*. (2022). Relations of enhanced high-latitude concurrent blockings with recent warm Arctic-cold continent patterns. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 127, e2021JD036117. https://doi.org/10.1029/2021JD036117

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