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IPO和AMO的協同作用主導了中國華北與北美西南部年代尺度降水的反位相關系
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2019-05-13 | 【 【關閉】

  華北和美國西南部都屬于半幹旱區,位于北太平洋的東西兩側。二者的降水均表現出顯著的年代際變化,且呈現出反位相關系(圖1)。上世紀70年代末以後,華北降水持續減少,而美國西南部降水則顯著增加。已有的研究指出,二者降水的年代際變率均與太平洋年代際振蕩(IPO)和大西洋多年代際振蕩(AMO)的位相轉變密切相關。但對于二者降水反位相關系的形成機制還不甚清楚。

  利用CLIVAR Drought Working Group(https://usclivar.org/working-groups/drought)发布的一系列理想海温试验,中國科學院东亚区域气候-环境重点实验室的杨庆博士和马柱国研究员等研究发现,华北和美国西南部降水的反位相关系主要由IPO所主导,AMO起着调节作用;当IPO与AMO反位相组合时,反位相关系最强,当二者同位相组合时,反位相关系最弱,这与观测结果一致;而北太平洋北部的大尺度环流异常是造成这种反位相关系的直接原因,即当IPO暖位相或AMO冷位相时,北太平洋北部会出现一个大范围的气旋性异常,这将导致华北出现异常的偏西北的冷干气流,导致降水偏少,而美国西南部则出现异常暖湿的西南气流,利于降水偏多;反之,北太平洋北部会出现一个反气旋性异常,造成华北降水偏多而美国西南部降水偏少(图2)。

  作爲影響華北和美國西南部降水反位相關系的關鍵環流,北太平洋北部的大尺度環流異常是如何形成的呢?爲了回答這個問題,進一步對比了IPO型海溫與僅IPO型熱帶海溫部分(20oS~20oN)的強迫結果發現,北太平洋北部的大尺度環流異常主要是與IPO相關的熱帶海溫異常強迫的結果,AMO通過影響緯向波列雖也能影響北太平洋北部的大氣環流,但其強度僅爲IPO影響的1/2~1/3。與IPO相關的熱帶海溫異常通過改變北太平洋及其周邊地區的經向溫度梯度和經圈環流,使得北太平洋北部出現一個准正壓的氣旋/反氣旋性環流異常。

  图1. 观测的(a)华北与美国西南部区域平均降水序列与IPO和AMO指数;(b)IPO与AMO不同位相组合下华北与美国西南部区域平均降水异常百分比.

  图2. IPO(a)暖位相与(b)冷位相对北太平洋及周边地区的大气环流与降水的影响.

  Yang, Q., Z. Ma, P. Wu, N. P. Klingaman, and L. Zhang, 2019: Interdecadal Seesaw of Precipitation Variability between North China and the Southwest United States. Journal of Climate, 32, 2951-2968. https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/JCLI-D-18-0082.1

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