青藏高原对亚洲尤其是东亚季风区域的海陆气相互作用具有重要影响,但同时青藏高原地区的气候和其他地区的环流紧密相连,是全球尺度大气环流的重要组成部分。
我实验室海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队从北半球冬季降水角度出发,研究发现北极和青藏高原冬季降水具有明显联动性,揭示了半球尺度冬季降水的北极-北非及欧亚大陆经向三极型, 指出北半球冬季存在从北极-欧亚大陆中高纬度-北非-欧亚大陆副热带(包括青藏高原)的三极型降水模态(图1)。
通过系统诊断大气环流、波-流相互作用和水汽输送特征,研究发现三极型降水正位相时,横跨东太平洋和大西洋的急流增强南移,并与中东急流连接(图2),有利于副热带大西洋增强的斜压不稳定沿着急流向北非-中亚-青藏高原传播;与急流南移相一致的是北半球瞬变天气活动南移,同时极涡偏弱而北纬60度附近环流气旋性增强。此外,还伴随经圈Hadley环流收缩、Ferrel环流减弱,欧亚大陆副热带地区出现异常上升运动,伴随着更多的水汽从副热带大西洋输送,有利于促进降水的产生。欧亚大陆中高纬度地区与之相反,欧亚大陆中高纬度地区出现异常下沉运动,伴随着偏少的水汽从副热带大西洋输送,从而抑制降水的产生。E-矢量诊断显示瞬变活动对平均流的维持起到了正反馈的作用。三极型降水负位相时,大气环流状态则与之相反。研究发现该三极型降水与北大西洋涛动(NAO)和热带纬向带状的海温显著相关。利用二元变量线性回归重构的三极型降水指数与原降水指数相关达到0.79。因此,可以初步推断三极型降水可能受NAO和热带海温影响,是整个北半球大气环流共同作用的结果。
开展青藏高原和全球尺度气候相互影响的研究,有利于从大气环流整体性和内在统一性出发,更深入理解包括极地和高原在内的大气环流和气候系统的复杂性和内在联系,提高对未来气候的预测能力。
图1 对 (20°N–90°N、30°W– 130°E)区域降水进行EOF分解后第二主成分回归得到的降水。星号表示北极站点NY ALESUND (78.9°N、11.9°E)位置,蓝色方框表示本研究关注的北极地区、欧亚大陆中高纬度地区和青藏高原所在纬度地区。红色虚线表示2000m地形线。 图2 标准化后的三极型降水序列回归得到西风异常(阴影,单位:m/s )。黑色等值线表示气候态西风急流,白色等值线表示三极型降水正位相对应的西风急流。 该研究成果于2021年9月发表在地球科学领域期刊Journal of Climate(中科院SCI一区,影响因子5.148)上,题目为 “Meridional Tripole Mode of Winter Precipitation over the Arctic and Continental North Africa–Eurasia”。创新团队核心成员吕建华教授和中科院大气所刘屹岷研究员为该论文共同通讯作者,中山大学大气科学学院博士后刘肖林为文章的第一作者。 该研究得到国家自然科学基金、南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。 原文链接:https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/aop/JCLI-D-21-0212.1/JCLI-D-21-0212.1.xml?rskey=hWVD0Q&result=1