Climate Dynamics:年代际尺度下热带降水与中高纬度遥相关型的可能联系
发布时间: 2020-08-06

       20世纪90年代末期之后,全球尺度的气候系统均发生了不同程度的年代际变化,其中热带低纬地区1998/99年后气候系统的年代际差异尤其显著,例如ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)振幅变弱、周期变短、中太平洋型ENSO事件频发、热带太平洋地区异常对流区西移等等。热带降水的异常变化直接影响周边大气热源的强弱和时空分布,通过动力和热力作用显著影响全球范围内的天气、气候异常。作为全球能量的重要供给源,热带信号模拟的优劣常常是决定气候模式准确性的重要环节。然而,在不同年代际背景下,热带降水与中高纬度环流异常之间的物理联系是否存在年代际差异尚未得到全面揭示,尤其在20世纪90年代末期之后二者的异常变化及其物理联系尚不清楚。

       复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院温之平教授课题组针对此次年代际变化的研究发现,20世纪90年代末期前后,热带太平洋地区冬春季降水的季节演变过程也发生了明显的年代际变化(如图1所示):前一时段冬春降水季节演变的主模态呈东太平洋(EP)型ENSO事件的降水异常,降水异常中心随季节演变东移减弱;后一时段的主模态转变为中太平洋(CP)型降水异常,降水异常中心随季节变化仅在振幅上的减弱,其中心位置稳定不变。热带冬春降水主模态的这一年代际转变主要由热带太平洋温跃层和风应力的年代际差异所致,其激发的大气遥相关型也表现出显著的年代际差异,导致北美地区冬春季地表气温呈现完全不同的响应。

       在此基础上,课题组进一步分析了1990s末春季北太平洋大气遥相关发生年代际变化的可能成因。相比于冬季而言,春季热带降水分布型及相应的大气遥相关的年代际差异更加显著。在1998/99年之前的ENSO衰减期春季,热带降水异常信号十分微弱,与其相联系的大气环流异常也几近消失;在1998/99年之后的ENSO衰减期春季,持续的热带降水异常使类太平洋-北美(PNA)大气遥相关仍然维持。事实上,前一时段的北太平洋地区大气环流异常的第一模态为类北太平洋(NPO)/西太平洋(WP)型的遥相关分布,后一时段则呈类太平洋-北美(PNA)型。机理分析发现,此大气遥相关的年代际转变,不仅有热带降水分布型的年代际变化的作用,同时也受到中纬度天气尺度瞬变涡旋动力强迫的显著影响。

       以上研究于2020年发表在Climate Dynamics期刊(https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-019-05042-2https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-020-05334-y)。



       

图1 冬春季热带太平洋降水扩展EOF(EEOF)时间系数PC1与沿10°S-10°N

降水异常(填色,单位:mm/day,打点区通过95%信度区域)、

垂直积分大气热源(等值线,单位:W/m2,从地表积分至100hPa)的回归:

a1980-1998年;(b1999-2016


2. 1998/1999年前后对流层高层大气遥相关型年代际变化的可能原因:

a~b1979-1998年;(c~e1999-2018


参考文献:

Guo Y, Wen Z*, Li X (2020) Interdecadal change in the principal mode of winter–spring precipitation anomaly over tropical Pacific around the late 1990s. Climate Dynamics. 54, 1023–1042.

Guo Y, Wen Z*, Tan Y, Li X (2020) Plausible Causes of the Interdecadal Change of the North Pacific Teleconnection Pattern in Boreal Spring around the Late 1990s. Climate Dynamics. https://doi.org/10.1007/s00382-020-05334-y