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太阳活动对北大西洋-欧亚冬季大气环流和气候影响研究取得新进展
作者:马鹤翟               发布时间:2018-5-16 16:04:58              浏览量:727

太阳活动是气候系统最重要的外强迫因子之一,但准11年周期太阳活动在北大西洋-欧亚地区冬季年代际尺度气候变率中的作用仍不确定,亟待深入研究。最近我院陈海山教授及其指导的博士生马鹤翟围绕该问题开展了相关研究。研究采用多源观测和再分析资料,利用统计和动力诊断等方法较为深入地探讨了准11年周期太阳活动对北大西洋-欧亚地区冬季大气环流和气候的影响,取得了一些新的认识,相关成果发表于《Journal of Geophysical Research》和《Environmental Research Letters》。

他们的研究发现:当太阳活动增强时,欧亚大部分地区气温升高,中高纬尤为显著;海平面气压的响应类似于正位相的北大西洋涛动(NAO),但位置较NAO信号更为偏东,对欧亚中高纬气候的影响也更强(如图1所示)。进一步分析表明,欧亚温度和环流对太阳活动的响应是平流层环流异常下传和海陆热力差异变化共同作用的结果。


但是,太阳活动与该地区冬季环流的关系并不稳定。他们最新的研究进一步分析了北大西洋-欧洲地区太阳活动与冬季大气环流之间联系随时间变化的特征及其原因。较长时间序列的观测资料揭示出了与近几十年截然不同的太阳活动影响信号:类似NAO型的显著环流响应并未出现在太阳活动峰值年,而是出现在太阳活动峰值之后约3年,显著信号主要存在于亚速尔高压区(NAO的南部中心)。44年滑动的超前/滞后多元线性回归分析表明,冬季亚速尔高压对太阳活动的滞后响应较为稳定,在绝大多数时间段内均有体现,但显著信号倾向于出现在太阳活动周期幅度较大的时间段(如图2所示)。分月份分析表明冬季亚速尔高压的稳定滞后响应主要体现在初冬月份(即12月和1月),它反应的是上一个冬季存储在海洋中的太阳活动影响信号对大气的反馈。而2月份的太阳活动影响信号随时间变化较大,表现为同期和滞后响应的交替出现,其中近几十年太阳活动与冬季NAO的显著同期相关主要是受2月份环流的同期响应所主导。

 

太阳活动与北大西洋-欧亚冬季气候的不稳定联系是一些学者认为太阳活动影响信号系统计假象的依据。而马鹤翟等人的研究则发现冬季亚速尔地区海平面气压与太阳活动的滞后联系是稳定的,尤其体现在前冬季节(12-1月)。这在很大程度上证明了前人研究所揭示的太阳活动与北大西洋/欧洲地区气候的联系是可靠的。

上述研究进一步加深了目前有关太阳活动影响北大西洋-欧亚冬季大气环流和气候的相关认识。


文章信息:

Chen H., H. Ma, X. Li, S. Sun. 2015: Solar influences on spatial patterns of Eurasian winter temperature and atmospheric general circulation anomalies. J.Geophys.Res.-Atmos., 120(17): 8642-8657. doi: 10.1002/2015JD023415.

文章链接https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015JD023415

Ma H., H. Chen, L. Gray, L. Zhou, X. Li, R. Wang, S. Zhu.2018: Changing response of North Atlantic/European winter climate to the 11-year solar cycle in the mid-1970s. Environ. Res. Lett., 13(3):034007. doi: 10.1088/1748-9326/aa9e94.

文章链接http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aa9e94/meta