科研进展

ERL: 环流间协同作用对欧洲热浪的影响

  在全球气候异常的背景下,夏季极端高温频发, 如2018年7月至8月初,长时间维持的热浪席卷欧洲,刷新了多地最高气温记录。北极圈内的最高气温超过了30℃,挪威的Badufoss和芬兰的Kevo站点气温分别达到33.5℃和33.4℃,也创下了历史新高 (NOAA, 2019年)。

  而类似的极端事件,除了局地的气象条件支持外,异常的大气大尺度环流则为极端天气过程的激发创造了有利的背景条件。许多学者重点研究了Rossby波和阻塞环流对欧洲热浪的影响。然而,北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)和阻塞的协同作用对热浪的影响尚未揭示。

  近日,中国科学院大气物理研究所,在Environmental Research Letter上发表研究论文。揭示了NAO+(NAO正位相)和阻塞的协同作用对欧洲热浪的重要意义。系统分析了有NAO+协同的欧洲阻塞和无NAO+协同的欧洲阻塞所对应的欧洲热浪的发生频率、持续性、强度和影响范围。总的来说,有NAO+协同的欧洲阻塞对应的温度正异常位于北欧和西欧,与2018年夏季欧洲热浪的空间特征类似;而无NAO+协同的欧洲阻塞对应的温度正异常主要位于欧洲的北部。有NAO+协同的欧洲阻塞有利于强度更强、持续时间更长的热浪发生。这些结果与大西洋地区的纬向西风密切联系。有NAO+协同的欧洲阻塞对应上游北大西洋地区显著增强的纬向西风,有利于能量向下游频散以及欧洲阻塞的维持和加强。我们可以将增强的、持续时间变长的欧洲热浪归因于欧洲阻塞的维持和加强。值得注意的是,有NAO+协同的欧洲阻塞主体呈东北-西南倾斜状,有利于暖平流输送到西欧和北欧,而无NAO+协同的欧洲阻塞南侧为低槽,有利于冷空气入侵欧洲南部。

  进一步分析表明,NAO+的峰值超前于欧洲阻塞的最强日4天左右,欧洲高温的减弱滞后于欧洲阻塞的最强日1天左右。这些信号都可以成为持久欧洲热浪的潜在预报信号。如果NAO+过程期间有欧洲阻塞的胚胎形成,那么欧洲热浪很有可能发生,尤其是欧洲的西南部,应该提高警惕。此外,NAO和阻塞的协同作用特征也得到了CMIP6模式历史模拟资料的验证,表明这种协同作用并非观测中的偶然现象。

  

图1. 2018年7月1日-8月10日合成的(a)地面气温异常(单位:K)以及(b)500-hPa位势高度(等值线,单位:gpm)和500-hPa位势高度异常异常(填色,单位:gpm);(c)热浪强度、(d)热浪面积、(e)阻塞反气旋强度和(f)NAO指数的逐日变化。

图2.(a)有NAO+协同的欧洲阻塞和(b)无NAO+协同的欧洲阻塞以及(c)两者之差对应的地面气温异常;有NAO+协同的欧洲阻塞和无NAO+协同的欧洲阻塞对应的(g)高温强度和(h)高温面积的逐日变化。(d-f,i-j)和(a-c,g-h)类似,但是是CMIP6多模式集合平均的结果。

  文章链接: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aba6ad

  参考文献:

  Li, M., Y. Yao*, I. Simmonds, D. Luo, L. Zhong, and X. Chen. 2020. Collaborative impact of the NAO and atmospheric blocking on European heatwaves, with a focus on the hot summer of 2018. Environmental Research Letters 15 (11).

 
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