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研究进展
首页  >  科学研究  >  研究进展
我实验室创新团队揭示青藏高原瞬变涡旋削弱作用对东亚夏季风的影响
来源:
2021.10.11
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前人研究发现青藏高原(Tibetan Plateau: TP)会削弱从上游沿西风急流向下游传播的瞬变涡旋(transient eddy),其中包括中纬度气旋等高频天气过程以及准双周、季节内振荡等低频活动(图1c、f)。而瞬变涡旋在全球能量和物质输送中具有重要作用,同时也能通过波流相互作用影响大气环流。然而,青藏高原对大气瞬变涡旋的削弱作用会如何影响其下游的东亚夏季风尚不清楚。

我实验室海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队利用Nudging方法使全球气候模式中TP区域水平风场和温度场趋于气候态逐日年循环(图1a、b),从而在模式中放大TP对瞬变涡旋的削弱作用(图1),进而揭示了其对东亚夏季风的影响。结果表明,TP对瞬变涡旋的削弱作用主要通过波流相互作用影响东亚西风急流,进而影响东亚夏季风,形成南多北少的降水异常分布。该降水异常又会通过局地对流加热引起的异常风场进一步促进水汽在东亚南部的辐合,形成正反馈。但该降水异常主要存在于夏季前期。夏季后期,由于西风急流北移,TP对东亚地区瞬变涡旋的削弱作用减弱。

该研究表明TP对瞬变涡旋的削弱作用能使东亚雨带偏南,与TP定常的热力和动力作用对东亚雨带的影响相反。该实验也揭示了TP上空瞬变涡旋对东亚降水的影响,说明TP上空瞬时大气的模拟情况也会影响东亚雨带的气候态分布。因此,若要准确模拟东亚降水,青藏高原上空的加密观测不可或缺。此外,该研究结果强调了瞬变涡旋在东亚季风中扮演的角色(有利于水汽向北输送,使雨带偏北),也意味着大气内部变率也能导致东亚“南多北少”的异常降水。

图1(a、b)控制实验F2000和敏感性实验NGTR中TP区域平均300hPa温度的逐日年循环。彩线代表不同年份,黑线代表气候态。(c-e)再分析资料ERA-Interim、F2000、NGTR中沿35°N 的300-hPa相对涡度功率谱值的纬向分布。(f-h)则是年平均大气涡旋动能EKE沿35°N的剖面分布,灰色填色表示地形。

图2 青藏高原大气瞬变涡旋削弱作用对(a、b)东亚夏季前期、(c、d)夏季后期的(a、c)降水和850hPa风场、(b、d)整层积分视热源和200hPa风场的气候态影响(用NGTR和F2000的差值表示,填色和黑色矢量表示差值通过95%的显著性检验)。

该研究成果于2021年7月发表在地球科学领域著名国际期刊Journal of Climate(中科院SCI一区,影响因子5.148)上,题目为 “Effects of Suppressed Transient Eddies by the Tibetan Plateau on the East Asian Summer Monsoon”。中山大学大气科学学院博士生任巧玲为文章的第一作者,创新团队首席科学家杨崧教授为论文通讯作者。

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-20-0646.1/JCLI-D-20-0646.1.xml


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