科研进展

CD: 北半球冬季西太平洋型遥相关变率的年代际变化特征和机制

  西太平洋型遥相关(WP)是冬季北半球热带外主导的低频变率之一,其在水平方向上呈现为以45°N为界的南北偶极子型大气环流异常,且在对流层具有相当正压结构(图1)(Aru et al. 2021a,2021b)。WP对西太平洋周边及遥远区域极端天气气候事件的发生有重要贡献。一些研究指出WP对东亚和北美气候的影响强度和范围与ENSO和北极涛动的作用相当,在一些极端天气气候事件的归因分析中WP的作用甚至更强。例如,2013/14年北美中东部地区出现的破纪录寒冬,就主要归因于极端强的WP事件(Yu and Zhang 2015)。因此,研究WP的变化特征和机理不仅可以提高我们对中高纬大气遥相关型动力学机制的认识,而且对改进区域气候预测水平也具有重要的科学意义。

  中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心陈文研究员团队揭示出冬季WP事件的强度在过去呈现显著的年代际变化:2000年之前WP振幅呈明显减弱趋势,2000年之后增强(图2a;Aru et al. 2022)。WP变率强的时期,其对应的经向偶极子环流异常模态强度更强、范围更广,造成的气候异常也更显著。冬季WP事件强度的年代际转变与热带ENSO对WP的影响以及北太平洋中纬度风暴轴振幅的年代际变化有紧密联系(图2b-d)。WP振幅强的时期,ENSO对WP有更显著的影响,同时北太平洋风暴轴振幅以及对应的天气尺度波对低频流的反馈作用更强。因此,我们强调热带和热带外过程综合导致了WP强度的年代际变化。上述研究成果近期接收发表于地球科学领域期刊Climate Dynamics,论文第一作者为中国科学院大气物理研究所阿如哈斯博士生。

  相关文章:

  Aru, H.-S., S.-F. Chen, and W. Chen, 2021a: Comparisons of the different definitions of the western Pacific pattern and associated winter climate anomalies in Eurasia and North America. Int. J. Climatol., 41, 2840-2859. http://doi.org/10.1002/joc.6993.

  Aru, H.-S., W. Chen, and S.-F. Chen, 2021b: Is there any improvement in simulation of the wintertime western Pacific teleconnection pattern and associated climate anomalies in CMIP6 compared to CMIP5 models? J. Climate, 34, 8841-8861. http://doi.org/10.1175/jcli-d-21-0016.1.

  Aru, H.-S., S.-F. Chen, and W. Chen, 2022: Change in the variability in the Western Pacific pattern during boreal winter: roles of tropical Pacific sea surface temperature anomalies and North Pacific storm track activity. Clim. Dyn., http://doi.org/10.1007/s00382-021-06014-1.

  Yu, B., and X.-B. Zhang, 2015: A physical analysis of the severe 2013/2014 cold winter in North America. J. Geophys. Res. Atmos., 120, https://doi.org/10.1002/2015jd023116.

  论文链接:

  https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-021-06014-1

图1. WP遥相关型的三维空间结构。北半球冬季WP指数回归的同期(a)500-hPa位势高度异常(填色,单位:m)以及(b)位势高度异常纬度?高度剖面图(120°E-150°W平均)(填色,单位:m)。

图2. (a)冬季WP指数25年滑动标准差;(b)冬季WP指数与Ni?o3.4海温指数25年滑动相关(橘色点线)以及冬季WP指数25年滑动标准差(蓝色点线);(c)冬季WP指数25年滑动标准差与WP指数-Nino3.4指数25年滑动相关的散点图;(d)冬季WP指数25年滑动标准差与北太平洋风暴轴强度25年滑动标准差的散点图。

附件下载: