阿留申低压低频变率研究

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本文利用1979-2013年的NCEP/NCAR再分析逐日资料,通过提取出表征阿留申低压低频变率的持续性事件再进行合成的方法,研究了冬季阿留申低压低频变率的基本特征和演变规律。随后从天气尺度瞬变扰动强迫和低频海气相互作用两个方面探讨了阿留申低压低频变率形成和维持的机制。最后分析了伴随阿留申低压低频变化,东亚地区低频气候异常的特征。研究表明,冬季阿留申低压的低频变率在850hPa环流场上表现为北太平洋中部偏东的一个低频气旋/低频反气旋的强弱变化过程。具体情况是,从超前14天到滞后14天的时段内,表现为异常气旋/反气旋的形成、增强、减弱和消亡的过程,对应的异常正涡度/负涡度和位势高度的负异常/正异常经历了由弱到强再到弱的过程。显示出阿留申低压在低频尺度上先异常增强/减弱随后逐渐恢复正常态的过程。2m气温异常的区域主要集中在北太平洋沿岸大陆,并且正负异常值区的演变情况有着强度变化此起彼伏的特征,2m 比湿场异常的演变情况也有着类似的特征,但异常值区大多集中在海洋上。分析天气尺度瞬变扰动活动及其瞬变强迫的异常变化,结果表明,瞬变动力异常强迫在北太平洋低频气旋/低频反气旋形成和加强期,表现为负/正异常,使得平均位势高度异常倾向为负/正,有利于阿留申低压低频变率空间型的形成和维持。而瞬变热力强迫异常的作用大体上是不利于与阿留申低压低频变率相关的低层气温场的形成和维持的。通过超前-滞后分析低频尺度上北太平洋表层海温(SST)异常和大气环流场异常的演变特征之间的联系,揭示出SST异常和低层大气环流场异常的变化存在着相位差,表现为大气的异常要领先于海洋的异常。在低频尺度上,大气通过低层的气温和水平风速的异常导致在海气相互作用中占主导地位的潜热通量发生异常变化,使得海洋损失更多的热量给大气,从而造成SST异常。SST异常对大气环流场存在负反馈过程,它使得原先的大气异常削弱并向反位相发展。这样的负反馈使得阿留申低压在低频尺度上的异常不会无限维持正位相(低频气旋)或者负位相(低频反气旋),从而有利于大气-海洋在低频尺度上相互耦合过程的维持。伴随着阿留申低压的低频变化,东亚地区气候也发生了异常。当阿留申低压处于异常增强的阶段时,西伯利亚高压异常向南侵入中国,配合阿留申低压西侧偏北风的增强,使得北方的冷空气向南爆发,中国大部分地区经历自北向南的降温过程。当异常增强的阿留申低压逐渐恢复正常态时,中国大部分地区的偏北风势力减弱,原来的冷空气逐渐消亡,地表开始回暖。东亚、东南亚地区降水异常也呈现出空间不均匀的分布,我国长江中下游地区和印度尼西亚群岛降水异常减少,台湾和菲律宾降水则异常增加。造成我国长江中下游至日本国南部地区降水异常减少的原因为:一是水汽输送的异常减弱导致该区域对流层中低层水汽含量的减少,创造了不利于降水的水汽条件。二是低层异常辐散和高层异常辐合,加上异常的下沉运动,造成不利于降水的环流配置条件。
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