北极涛动和北极海冰与华西秋雨关系的年代际变化

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华西秋雨是我国中西部地区秋季多雨的特殊气候现象,以绵绵阴雨为主要特征,是当地继夏季降水之后的第二峰值。作为我国最后一个雨季,其起讫与东亚季风环流系统的进退密切相关。秋雨异常变化常常会导致洪涝、干旱以及次级灾害的发生,严重危害农业生产、生态环境、社会经济和人民的生命安全。因此,研究影响华西秋雨异常变化的物理因子对于防灾减灾具有重要意义。本文基于降水观测数据、再分析数据以及海冰资料,探究了北极涛动(AO)和北极地区海冰变化对于华西秋雨的影响。研究结果如下:(1)华西秋雨与秋季AO的联系在1980年代之后明显加强,由不显著相关转变为显著正相关。在后一时期(1994-2013年),AO正位相时,对流层中低层存在一个强大的异常反气旋环流,位于亚洲东北部-北太平洋上空。同时,东亚西风急流位置向北移动。在这种环流背景下,华西秋雨因水汽和动力抬升条件的改变而异常偏多。但在前一时期(1961-1980年),AO与上述环流系统的关联性较弱,从而也削弱了AO与秋雨的联系。(2)AO与环流系统之间关系的不稳定主要归因于AO自身空间结构的改变。在后一时期,AO正位相对应北极地区海平面气压场负异常,而北太平洋和北大西洋地区海平面气压场均为正异常,即北半球中高纬地区呈现典型的“跷跷板”结构。前一时期,AO的北太平洋中心却并不明显。这种差异的产生可能源于秋季北太平洋海温的异常增暖,激发了更强的Rossby波活动通量,利于AO北太平洋中心的建立。(3)华西秋雨与夏季巴伦支海冰的关系自21世纪初期以后明显减弱,由显著负相关变为不显著相关。在前一时期(1961-2002年),与海冰偏少相联系的环流异常与利于秋雨发生的大气环流形势类似。海冰减少所引发的异常行星波列沿纬向方向传播,从欧洲途径巴尔喀什湖最终到达东亚沿岸。而后一时期(2003-2020年),海冰减少虽引起欧洲高压脊异常增强,但并未显著影响巴尔喀什湖槽、西太平洋副热带高压等秋雨关键环流系统的变化。异常行星波列沿偏经向路径传播,未能到达到巴尔喀什湖及东亚地区。(4)海冰对秋雨关键环流系统影响减弱的原因可能源于:首先,21世纪初期以来夏季海冰密集度显著减少,洋面对太阳辐射的吸收作用增加,利于秋季北极乃至欧洲北部地区近地面温度升高,并引起欧洲暖高压显著增强。暖高压内部下沉运动强烈,并在其南部激发了异常上升运动,构成闭合经向环流圈,海冰信号更易向南传递。其次,秋季高空西风急流在21世纪初期显著减弱,不利于波动能量沿急流波导区向下游传播。
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