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北极海冰如何影响西伯利亚高压的季节内反转
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2018-11-01 | 【 【关闭】

  作为东亚冬季风系统的重要成员,西伯利亚高压(SH)可以显著影响欧亚大陆冬季气候,SH的增强往往导致东亚地区寒潮爆发以及极端冷事件的发生。以往的研究大多围绕冬季季节平均的SH强度和气温变率进行研究,但近年来SH强度常常出现季节内的反相变化,即冬季前期(11月)SH偏弱,中期(12月-次年1月)SH偏强,反之亦然。与之伴随的是东亚冬季气温季节内变率增大,11月气温偏高(低),而12-1月气温偏低(高)。关于上述季内反相变化的成因还有待探讨。

  图1 1979-2015年标准化的、去掉线性趋势的9月份北极海冰指数(SIAI),及11月、12-1月份西伯利亚高压指数(SHI_N、SHI_DJ)。下方黑色(灰色)圆点分别指示SHI_N和SHI_DJ(SHI_N 和SIAI)符号相反的年份,棕色圆点指示SHI_DJ和SIAI符号相同的年份。注:SIAI经过反号处理,即正值表示海冰偏少,负值表示偏多。

  中国科学院大气物理研究所博士研究生吕卓卓、挪威卑尔根大学贺圣平博士及其合作者基于对1979-2016年观测资料的诊断分析,研究了秋季北极海冰对SH强度变化的影响。他们的研究发现,秋季北极海冰面积与11月(12-1月)西伯利亚高压强度存在着显著的正(负)相关关系。

  他们进一步探索并分析了北极海区表面湍流热通量的分布特征,并指出:秋季海冰的减少导致巴伦支海区域向上的表面湍流热通量(SHF)增加,这种向上的异常可持续到11月份,由此导致局地扰动动能以及向临近中-高纬地区的波能量输送增加,这有利于欧洲东部、北部地区风暴轴的发展加强;然而,在接下来的12-1月份,巴伦支海的SHF呈现向下的异常,减少的热通量导致湍流扰动动能受到抑制,阻碍了风暴轴的发生发展。通过瞬变扰动-平均流的相互作用过程,加强(减弱)的风暴轴活动造成乌拉尔山阻塞频率减少(增加)、纬向西风加速(减速),不利于(有利于)北极的冷空气到达西伯利亚地区,进而造成了SH在11月(12-1月)的减弱(增强)。此外,12-1月份异常偏多的降雪可能进一步加强了该月份的SH,相比之下11月份降雪的增加并不明显。

  不同于以往研究,本文指出北极海冰对冬季早期和中期气候的影响存在差异。这项研究有助于我们更好地认识和理解东亚气候季节内变化的机理及北极海冰对其的可能影响。

  该研究已被《大气科学进展》接收并预出版。

  Reference:

  Lv, Z. Z., S. P. He, F. Li, and H. J. Wang, 2019: Impacts of the autumn Arctic sea ice on the intraseasonal reversal of the winter Siberian high. Adv. Atmos. Sci., 33(2), https://doi.org/10.1007/s00376-017-8089-8, in press.

  Download:

  http://159.226.119.58/aas/EN/10.1007/s00376-017-8089-8

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