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澳门新葡8455手机版:大气环流分型方法在青藏高

日期:2019-06-21编辑作者:科技产品

(大气科学学院 科学技术处)

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。

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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。

此外,利用该方法计算整层水汽的扰动活动特征发现,热带地区持续向中纬度地区输送水汽,水汽扰动波动异常导致的极端降水强度以及持续时间在整个水循环过程中具有重要作用。冬季,在大气河活动的范围内,大量水汽向其下游输送,如美国西部地区,导致该区域产生极端降水;而在夏季,季风区水汽波动异常也是导致季风区极端降水的原因之一。在未来情景下,中纬度地区全球范围内水汽含量将大幅度增加,水汽扰动活动向中纬度输送尺度加长,同时从水汽输送到降水过程的时间减小,因此造成强度更强、持续时间更短的极端灾害性降水的概率增加。

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图2 水汽波活动的气候特征及其未来情境下的变化特征,左图为冬季北美西部地区,右图为夏季东亚季风区

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。

相关成果:

青藏高原气候变化相关大尺度环流系统示意图

大气扰动波活动变化与大气环流异常及天气气候变化存在显著联系。大气波动变化引起的纬向环流型变化可被用来表征中纬度大气环流异常,比如通过位势高度梯度经向反转定义阻塞系统等,而异常大气环流尤其是西风急流系统异常又对大气波活动强度、传播等特征有调节作用,这种反馈作用使得波活动的发展得到维持,进一步影响北半球天气气候变化及极端天气事件发生发展,这也是国内外一直关注和研究的热点之一。

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