北极海冰对近年来中国冬季变暖停滞的影响研究
发布时间: 2019-11-02

       全球气候变暖停滞(Hiatus)是指自20 世纪末以来,在人类活动导致温室气体加速排放的背景下,气候系统增暖的趋势减缓的现象。这一现象不仅表现在全球平均气温上,也具有局地效应。有研究表明19982012年中国地表气温有变冷趋势,也发生了变暖停滞。前人有关变暖停滞原因的分析较少考虑北极的变化,而北极海冰作为全球气候变化的“指示器”和气候异常的“记忆器”,对地球系统有着举足轻重的影响。尤其是近20年来,北极呈放大型增暖,北极海冰急剧消融。那么,北极海冰的快速消融是否与中国冬季发生变暖停滞有关?

       大气科学研究院吴志伟教授课题组近期于《Climate Dynamics》发表的论文“A link of China warming hiatus with the winter sea ice loss in Barents–Kara Seas”对上述问题进行了初步探讨。论文合作者包括福建省气候中心李欣欣博士和中国科学院大气物理研究所李艳杰博士。

       研究发现,1998年前后中国冬季气温变化趋势由正转负,发生了变暖停滞现象。相应地,1998–2013年巴伦支海—喀拉海海冰较1979–1997年以3倍速率加速减少,可能是引起中国冬季气温趋势发生转变的重要原因(图1)。定量化衡量结果表明自1998年以来海冰的加速减少可以解释中国冬季气温61.4%的下降趋势和14.4%的年际变率。观测分析指出巴伦支海—喀拉海海冰急剧消融能够激发向下游传播的Rossby波列,从而引起中国上空大气环流异常。极锋急流减弱、东亚副热带西风急流增强、乌拉尔山阻塞形势的维持以及来自欧亚大陆北部大范围高压带的异常东北风,是引起1998年以来中国冬季出现降温趋势的重要原因。波作用通量和波射线分析方法(图2)也证实变暖停滞期海冰的快速减少能够激发更多的波能量向下游传播。因此,巴伦支海—喀拉海海冰的急剧消融可能是1998年以来中国冬季发生变暖停滞的关键原因之一。

1 a1979–2013年冬季北极海冰指数(蓝色曲线)和去趋势的北极海冰指数(红色曲线)标准化时间序列。b)同(a),但针对中国冬季气温指数。绿色虚线表示1979–1997年和1998–2013年两个时段的线性趋势。

2 a19792013和(b19982013年海冰异常激发的波射线路径。黑色等值线为200 hPa气候平均纬向风零线。彩色等值线(间隔为6 gpm)表示200 hPa位势高度对海冰异常的回归场。蓝色曲线是由波射线方程求解的波射线路径。黑色矩形框代表初始扰动源位置(60°80°N45°100°E,红点为向下游传播的波射线始发点。

参考文献:

Li X, Wu Z, Li Y. A link of China warming hiatus with the winter sea ice loss in Barents–Kara Seas[J]. Climate Dynamics, 2019, 53:2625-2642.