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大气所学者揭示青藏-伊朗高原夏季热力强迫对印度洋海气相互作用的调控作用
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2018-08-22 | 【 【关闭】

  青藏-伊朗高原动力和热力强迫作用对亚洲季风的形成和变化具有重要影响。以往的研究多强调青藏高原热力强迫在对流层低层激发环流异常进而导致亚洲夏季风的异常。然而人们对青藏-伊朗高原热力强迫如何通过影响周边海洋与大气之间的相互作用来影响亚洲季风的认识仍旧不足。导致这一问题存在的重要原因是由于青藏-伊朗高原强迫、亚洲季风系统、热带海洋之间存在着复杂的相互作用过程。

  通过近三年的研究,中国科学院大学、中国科学院大气物理研究所何编副研究员、刘屹岷研究员、吴国雄研究员、包庆研究员联合南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室和中山大学的王子谦研究员共同揭示了青藏-伊朗高原夏季热力强迫如何影响热带印度洋海表温度以及混合层温度和海流的变化,从而进一步调控亚洲夏季风形成的重要物理过程。该研究强调了青藏-伊朗高原热力强迫对周边海洋的影响不可忽视。

  基于中科院大气所LASG开发的FGOALS-s2气候系统模式,大气所学者开展了多组海温敏感性试验以及海气耦合试验。通过比较单独大气试验和海气耦合试验中高原热力强迫对印度洋海气相互作用过程影响的异同,他们发现青藏-伊朗高原的热力强迫可以导致北阿拉伯海,北孟加拉湾以及印度尼西亚西海岸附近海温降低,同时使得热带印度洋海温升高(图1)。这个分布型与印度洋偶极子的分布非常相似。导致印度洋海温降低的重要原因是地表净短波的减少,以及海洋混合层冷海水的水平输送,和印尼西海岸附近的上翻流。而热带印度洋海温升高的主要原因是海表的潜热通量减少,南半球印度洋海温升高的原因则是地表净辐射的增强。此外,结果还表明了高原热力强迫造成的海气相互作用异常(间接效应)能够减弱地形的直接强迫作用。在对流层低层,高原热力作用的间接效应造成高原附近反气旋环流式异常,热带印度洋海温偏暖而北印度洋海温偏低的异常分布,同时伴随经向环流的偶极型分布(图2)。同时,文章还特别强调了在理解青藏高原影响热带海气相互作用过程中存在的不确定性。由于气候模式对海温的模拟普遍存在偏差,这使得模拟的印度洋海温以及对流层的季风系统对高原热力强迫的响应会出现偏差。解决这一问题的途径需要进一步发展目前的气候模式,通过改进动力框架和物理参数化的相关过程来减少我们对高原作用认识的不足之处。

  这一工作的价值在于明确了青藏-伊朗高原热力强迫、热带印度洋、亚洲夏季风是相互作用的有机整体。在未来青藏高原气候效应的研究中,我们需要更加侧重青藏-伊朗高原和热带海洋的协同作用来理解亚洲季风的变化和发展。

  该研究近期在Climate Dynamics 上发表

  关键词: 海气相互作用,青藏-伊朗高原,亚洲季风

  参考文献:

  He, B., Liu, Y., Wu, G. et al. (2018) The role of air–sea interactions in regulating the thermal effect of the Tibetan–Iranian Plateau on the Asian summer monsoon Clim Dyn. https://doi.org/10.1007/s00382-018-4377-y

 

  

  图1 青藏-伊朗高原热力强迫对印度洋夏季海温(填色,°C)和海流(矢量箭头, cm s?1 )在不同深度的影响。(a) 5 m, (b) 25 m, (c) 45 m, (d) 85 m。其中(a) 中的红色箭头表示海表应力(10?2 N s?2)

 

  

  图2 青藏-伊朗高原对印度洋海气相互作用过程以及亚洲夏季风系统的影响示意图。青藏-伊朗高原热力作用的直接效应导致对流层低层形成气旋式环流,而其间接效应造成在高原周围的反气旋环流,并导致高原南侧出现气旋-反气旋环流偶极子型(细红线),与垂直方向的经向环流异常耦合(粗红线),减弱青藏-伊朗高原的直接加热作用。

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