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1979年来影响长江流域热浪年际变率的主要因子及其贡献的研究
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2017-09-18 | 【 【关闭】

  在全球变暖的影响下,中国东部出现高温热浪事件的频率越来越高,强度也越来越大,其中2013年长江流域的极端高温对社会生产生活产生了严重的影响。在这一背景下,厘清影响热浪年际变率的主要因子及其相对贡献,有助于提高其季节-年际预测水平。 

  最近,中国科学院大气物理研究所陈晓龙博士、周天军研究员利用参加第五次耦合模式比较计划(CMIP5)的大气模式比较计划试验(AMIP),研究了海温和大气内部变率对长江流域热浪的影响机制和相对重要性。结果显示,1979-2008年间海温强迫可以解释约2/3的热浪变率,大气内部变率则贡献了其余1/3;在海温强迫中,约1/3为厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响,另外1/3则来自非ENSO海温异常(图1)。这些因子通过影响西北太平洋副高的西伸北抬及其强度控制长江流域热浪的变率。 

  前一年El Niño的衰减和同期夏季La Niña的发展有助于长江流域热浪事件发生,前者起主要作用。大气内部变率表现为一个四波结构的环球遥相关型,在欧亚大陆上空是自西北向东南传播的三极型。北太平洋暖异常和北大西洋“北冷南暖”的偶极子异常与ENSO变率无关,其影响却能够投影到大气内部变率模态上从而导致长江流域的热浪(图2)。上述结果反映了长江流域产生热浪原因的复杂性:海温强迫和大气内部变率之间存在紧密的联系。进一步分析显示,1990s末热浪变率的显著增强也与上述环球遥相关型的增强有关,非ENSO海温强迫和大气内部变率均起到重要作用。这一研究表明,除ENSO外,热带外海温的可预报性研究对提高长江流域高温热浪的季节预测技巧具有重要意义。 

  论文信息:  

  Chen Xiaolong & Zhou Tianjun, 2017: Relative contributions of external SST forcing and internal atmospheric variability to July–August heat waves over the Yangtze River valley. Clim. Dyn., doi:10.1007/s00382-017-3871-y. 

  

  1 台站观测中长江流域高温热浪指数的时间序列(黑色)及其变率的分解。总变率分解为海温强迫(品红色)和大气内部变率的贡献(蓝色)。海温强迫进一步分解为ENSO相关的部分(红色)和非ENSO的部分(粉色)。由于非ENSO海温强迫通过投影到内部变率模态上起作用,最后给出了大气内部变率与非ENSO海温强迫之和(橙色)。彩色线右上数字r表示与观测序列的相关系数,r2表示各因子贡献的百分比(解释方差)。 

  

  2 长江流域热浪变率的三个主要来源:ENSO相关的海温强迫,包括了前一年的衰减信号和同期的发展信号;热带外非ENSO的海温强迫;中高纬度大气内部变率(欧亚大陆上空的三极型)。陆地上的棕色和绿色阴影表示高温和低温异常,对应高空的反气旋和气旋异常;海上的橙色和蓝色阴影表示暖海温和冷海温异常;印度洋上的红色楔形曲线表示El Niño衰减信号影响西北太平洋的Kelvin波机制;实心黑色箭头表示低层风场异常;空心黑色箭头表示Rossby波动传播方向;顶端的拱形箭头表示非ENSO海温强迫通过投影到内部变率上影响长江流域的热浪。 

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