东亚冬季气温与中高纬大气环流和外强迫异常的联系

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 4次 | 上传用户:john0620
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利用1979–2011年美国NCEP/NCAR和日本JRA–25月平均再分析资料,并采用EOF分析方法,本文分析了近30年来东亚冬季地表气温的变化特征。同时利用1979–2011年美国NCEP/NCAR逐日再分析资料,揭示了东亚冬季气温季节内变化规律及极端气温事件频次的变化特征。并在此基础上着重探讨了东亚冬季气温与同期大气环流和前期秋季外强迫(海温、海冰和积雪等)因子异常之间的可能联系。得到的主要结论如下:(1)利用两套再分析资料所揭示的东亚冬季地表气温的前两个模态分别都具有非常好的一致性。其中,东亚冬季地表气温的第一主模态(EOF1)突出表现为空间一致性变化特征,第二模态(EOF2)表现为南北反向变化,且EOF2在20世纪90年代中后期发生了显著的年代际变化,即由南冷北暖的异常分布型向南暖北冷型转变。(2)分析发现,当PC1为正指数位相时,正的海平面气压异常出现在西北太平洋地区,负的海平面气压异常则出现在欧亚大陆地区,且中心位于太梅尔半岛附近。在欧亚大陆北部、西欧和东亚北部地区分别呈现正–负–正的异常位势高度中心。而东亚急流则表现出偏弱的特征。当PC1为负指数位相时,情况相反。此外,北冰洋东部、太平洋中东部海温和巴伦支海–喀拉海–拉普捷夫海海冰以及欧亚大陆北部、青藏高原雪盖均与PC1存在密切的联系,这些区域的外强迫因子可能对东亚冬季气温的年际变化有重要的影响。(3)PC2具有明显的年代际变化特征,它与欧亚地区中高纬环流系统的变化密切相关。这主要是从1997–2011年和1979–1996年两个时段的同期环流差值场分布上表现出来的。即,SLP差值场在欧亚大陆上呈现南负北正的异常分布型;500hPa高度差值场在欧亚大陆北部出现阻塞型反气旋式环流异常,而在东亚北部则为气旋式环流异常;在200hPa纬向风差值场上,东亚急流表现出偏北偏强的特征。此外,从前期秋季外强迫(海温、海冰和积雪等)的差值场分布图上可看出,北大西洋、北印度洋以及西北太平洋海温和欧亚大陆北部边缘海区、波弗特海海冰都在20世纪90年代中后期发生了显著变化,且前期秋季北大西洋海温和北极海冰的第一模态与东亚冬季地表气温的年代际变化时间基本一致。表明前期秋季海温和海冰异常都可能是东亚冬季地表气温EOF2在20世纪90年代中后期发生年代际变化的影响因素。(4)东亚区域极端气温事件频次的变化与同期中高纬大气环流及前期外强迫因子之间也存在紧密的联系。其中,极端气温主要包括极端低温和极端高温,它们与同期大气环流和前期外强迫因子异常之间的关系分别表现为:当极端低温事件频次偏高时,欧亚大陆北部出现显著的海平面气压正异常,西北太平洋则出现显著海平面气压负异常;500hPa位势高度场上呈现一种EUP遥相关结构,3个异常中心分别位于西欧、太梅尔半岛和日本海附近;200hPa纬向风场上东亚急流比其气候位置偏南且强度偏强。进一步分析表明,冬季东亚区域极端低温事件频次的年际变化与北冰洋东部和太平洋东北部海温异常、巴伦支海–喀拉海海冰异常以及欧亚北部沿岸雪盖异常等密切相关。即,当极端低温事件频次偏多时,北冰洋东部海温偏暖、太平洋中部和东北部海温偏冷,巴伦支海–喀拉海海冰偏少以及欧亚北部沿岸雪盖偏少;反之亦然。当极端高温事件频次偏高时,海陆间气压差偏小、北风偏弱、大槽变浅以及东亚急流偏弱。此外,冬季东亚区域极端高温事件频数的年际变化与赤道中东太平洋和北大西洋海温异常、拉普捷夫海海冰异常以及欧亚北部沿岸和青藏高原雪盖异常等相关紧密。主要表现为,当极端高温事件频数偏多时,赤道中东太平洋和北大西洋海温均偏暖,拉普捷夫海海冰偏多,欧亚北部沿岸雪盖偏多以及青藏高原雪盖偏少;反之,情况相反。
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