极地冷空气团是地球气候系统的重要组成,其生消演变和向低纬输送能影响大范围的天气和生物活动,也是连接不同纬度带气候变化的关键纽带。把握极地冷空气团的长期变化及其对大气内部变率和外强迫作用的响应,有助于提高对极地变化及其全球效应的理解,具有重要的科学意义和社会价值。
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等熵诊断方法定量表征极地冷空气团的属性和运动,揭示其对夏季高温热浪、秋冬大气污染、冬季异常低温等极端事件的影响。近期工作表明,夏季北半球的极地冷空气团厚度自1980年代以来出现快速衰减的趋势,稍晚于1970年代开始的全球变暖。冷空气团厚度的长期变化和区域差异主要受到北极增暖和高纬度海温年代际变化的共同调控。冷空气团的向南流动强度也明显减弱,一些关键通道的向南流量减少甚至达到35%。夏季极地冷空气团吹到陆地,通常起到了“空调”冷却效应。这种“空调”冷却效应在近40年的减弱对应于北半球中高纬地区的快速升温趋势和频发的高温热浪事件,并放大了北半球夏季增温的区域差异。
该研究工作首次从夏季冷空气团定量分析角度揭示极地变化及其潜在影响,发表在环境科学著名期刊Environmental Research Letters (IF=6.096),题目为 “Long-term trends and impacts of polar cold airmass in boreal summer”。创新团队骨干成员、中山大学刘骞博士是文章的第一作者。创新团队的核心成员陈桂兴教授是文章的通讯作者。合作者为日本东北大学岩崎俊樹教授。
图1 北半球夏季冷空气团厚度和流量的长期变化。(a)冷空气团厚度(黑色)和向南流量(蓝色)的时间序列;(b,c) 1985年前后的冷空气团厚度的变化趋势分布;(d,e) 1970年后冷空气团的经向和纬向流量的变化趋势分布。(d)中“A”-“D”标注向南流量的4个关键通道。
该系列研究工作得到了科技部国家重点研发计划(2016YFA0600704)、南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。
相关论文链接:
1. Liu, Q., G. Chen*, T. Iwasaki, 2020: Long-term trends and impacts of polar cold airmass in boreal summer. Environ. Res. Lett., 15, 084042.
https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab986d
2. Liu, Q., G. Chen*, and T. Iwasaki, 2019: Quantifying the impacts of cold airmass on aerosol concentrations over North China using isentropic analysis. J. Geophys. Res. Atmos., 124 (13), 7308–7326.
https://doi.org/10.1029/2018JD029367
3. Liu, Q., Q. Liu, and G. Chen*, 2020: Isentropic analysis of regional cold events over northern China. Adv. Atmos. Sci., 37 (7), 718–734.