北大西洋海气遥强迫对春夏青藏高原大气热源年际变率的影响

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青藏高原(以下简称高原)位于亚洲副热带地区,对周边地区天气气候变异及亚洲夏季风演变具有重要的影响。目前已有大量工作研究了高原大气热源对大气环流的影响,但较少研究涉及高原大气热源变率的影响因子。因此,有必要对高原大气热源的外强迫因子进行研究并探讨它们之间可能存在联系。  本论文结合资料诊断和数值模拟,利用站点资料观测、再分析资料以及线性斜压模式LBM和大气环流模式SAMIL2.4.7,研究了北大西洋海气遥强迫对春夏高原大气热源年际变率的影响,进而分析了春季高原感热异常信号的维持机制及其对东亚夏季风年际变率的影响。主要结论如下:  (1)晚冬至初春(JFM)北大西洋涛动(NAO)正位相时,北大西洋地区形成三极子海温异常(新大陆东南侧为暖异常,冰岛北侧及百慕大东南侧为冷异常)。在年际时间尺度上,春季(MAM)高原的大气热源与超前一个月(FMA)的三极子海温异常之间呈同向变化关系。利用线性斜压模式和大气环流模式验证了三极子海温异常的暖中心能激发出定常Rossby向下游传播,使得春季高原西风急流加强。由于急流的加强造成高原地表风速增加,高原大部分地区的地表感热加热出现正异常;同时急流的增强使得高原北部水汽辐合及上升运动增强,高原北部降水增加、潜热释放加强;与此相反,高原南部水汽辐散、上升运动减弱,使得高原南部降水减少潜热释放减弱。在云辐射及降水的相互作用下,西风急流的增强使得高原的气柱净辐射减弱。由于春季高原地表感热为大气热源的主导因子,FMA的三极子海温的异常使得春季高原大气热源总体增强。  (2)夏季高原大气热源年际变化与NAO与密切关联。NAO弱年北大西洋西风急流出口区右侧由于正压能量转换形成波源,同时斯堪的纳维亚半岛地区由于斜压能量转换也可形成波源。这两个波列到达副热带急流入口区,沿西风急流传播至高原,一方面加强了夏季高原上空的斜压结构,从而有利于高原上升运动的加强与维持;另一方便加强了高原南侧的水汽输送导致高原东南部的云量及降水增加。降水增加使得高原东南部的潜热释放增强,同时降低了地表温度并减小地气温差,导致这里的地表感热减弱;云量的增加还有利于截留更多的短波和长波辐射,从而使得气柱净辐射加强。由于夏季高原潜热为高原大气热源的主导因子,NAO弱年夏季高原大气热源总体增强。  (3)春季高原感热异常使得高原近地层出现气旋式异常环流,其上出现反气旋式异常环流,从而加强了气候态的环流背景。根据副热带地区大尺度准定常涡度方程可知,高原东部低层大气出现异常辐合高层出现异常辐散,抽吸作用导致这里上升运动加强,Sverdrup涡度平衡又使得这里的低空偏南风增强,从低纬输送来的水汽配合异常上升运动造成这里降水增加;与此相反,高原西部低层大气为辐散异常,高层为辐合异常,垂直方向上对应有下沉运动,涡度平衡又使得这里的低空偏北风增强,因此高原西部降水量减少。春季高原非绝热加热与局地环流间有强的正反馈作用,使得高原春季感热异常可以持续至夏季,对应夏季高原大气热源的异常特征表现为西部感热和东部凝结潜热同时加强。高原大气热源偏强有利于东亚夏季风爆发偏早,季风环流增强,并通过异常暖平流的输送造成中国东部江淮流域降水偏多。
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