从天气条件对青藏高原天气变化与多量环流的涉

美高梅集团官网,大气环流在整个气候系统中承担着能量交换、水汽输送等重要传输作用。大气环流的变化是气候变化最直接的影响因素,对大气环流变化与青藏高原气候变化关系的研究有利于人们了解气候变化的影响机制、对区域变化进行预测。目前对二者关系的研究多以大气环流指数表征大气环流变化,并且时间分辨率多为年际乃至年代际。这使得部分天气学过程常常被掩盖于年或是季节气候平均态之下。从天气尺度对青藏高原气候变化与大气环流的关系进行深入研究,有利于进一步理解影响区域或局地气候变化的天气学机制,并且可以为天气预报以及统计降尺度模型的构建提供分析基础,还可以应用于模型模拟结果的评估以及未来气候变化的预测。

长期以来,我国学者对南亚高压不同尺度(天气尺度、准双周、年际、年代际及气候变化)的变率及其与东亚夏季降水的关系进行了持续的研究,这些工作揭示出对流层高层南亚高压的异常为我国夏季雨带异常的必要因子之一。如果基于位涡理论,环流与降水之间的关系并不仅仅为降水异常是环流异常的结果,季风降水释放的非绝热加热对环流也有显著的反馈作用。

因此,中国科学院青藏高原研究所特聘教授、瑞典哥德堡大学地球科学系陈德亮课题组采用天气气候学统计方法对比评估了6种常用的环流分型方法在青藏高原的适用性。结果表明模拟退火多元随机聚类分析方法在计算效率和适用性比较中表现出了明显的优越性。基于SAN分型方法对亚洲区域 500 hPa 位势高度变化特征的提取结果,进一步展开的大尺度大气环流变化与青藏高原日平均温度变化关系的分析表明,柴达木盆地-祁连山(90 ~ 103° E, 35 ~ 40° N)全年日平均温度变化与 500 hPa 位势高度变化联系更紧密;而唐古拉山和喜马拉雅山之间区域(88 ~ 97° E, 30 ~ 34°N)雨季日平均温度变化与 500 hPa 位势高度变化联系更紧密。对大尺度大气环流变化与青藏高原降水变化关系的分析表明,旱季青藏高原东部区域降水变化与 500hPa 位势高度变化联系更紧密;雨季横断山脉南部(98 ~ 102° E 和27 ~ 31° N)以及唐古拉山西南至雅鲁藏布江流域一带降水变化与 500hPa 位势高度变化联系更紧密。

最近,中国科学院大气物理研究所张鹏飞(现为Purdue University博士后)、刘屹岷、何编在前人工作的基础上探讨了年际尺度上青藏高原-东亚夏季季风凝结潜热加热异常对南亚高压强度异常的影响。年际尺度上,南亚高压的强度异常表现为东亚和中东地区位势高度偏强、高原西部位势高度偏低的异常环流分布,这种Rossby波形的环流异常与青藏高原-东亚夏季带状降水异常密切相关,其释放的非绝热加热激发了对流层上层西传的Rossby波,相关的非绝热、绝热过程使得高层南亚高压整体加强、扩张。结合前人的研究,作者指出南亚高压与东亚夏季季风降水的凝结加热是一个相互影响的耦合系统。

该研究成果由博士生张潇文为第一作者,文章发表于International Journal of Climatology。该研究得到国家自然科学基金、中科院A类战略性先导科技专项(泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设,XDA20060401)、瑞典VR, VINOVVA, STINT, BECC, MERGE, and SNIC through S-CMIP等的资助。

该工作发表在2016年第一期的Journal of Climate(Pengfei Zhang, Yimin Liu, and Bian He, 2016: Impact of East Asian Summer Monsoon Heating on the Interannual Variation of the South Asian High.J. Climate,29, 159–173)。

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青藏高原气候变化相关大尺度环流系统示意图

图1 AGCM试验中南亚高压对东亚夏季风凝结潜热加热的响应(由敏感性试验减去参考实验的差异得到): 200hPa 位势高度场(阴影, 单位: gpm)和风场(矢量, 单位: m s-1); 28美高梅集团官网 3-32美高梅集团官网 4N平均的垂直速度(等值线, 单位: 0.01 Pa s-1)的高度-经度剖面图和沿30美高梅集团官网 5N的温度场(阴影, 单位: K)剖面图; 850hPa风场(矢量, 单位: m s-1)和降水场(阴影, 单位: mm day-1),红色方框表示敏感性试验的固定热源加热区域。中灰色等值线代表1500m地形高度。图中灰色阴影表示地形。

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