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热带印度洋热力强迫对南半球冬季ENSO效应的抵消作用
作者:饶建               发布时间:2020/04/29 15:23:55              浏览量:

ENSO主导了热带气候系统的年际变率。ENSO发生期间,热带不同海域上的对流加热可以激发出行星波动,影响热带外的环流变化和剩余环流强度。理想模型中,如果热带的对流异常中心纬向移动180°左右,热带外对应的行星波响应位相则会反转(纬向基流均匀时)。例如,ENSO暖位相期间,赤道中东太平洋的暖海温异常可以在北太平洋激发出正位相的PNA响应;印度洋的暖海温异常也可以激发出异常行星波响应,类似太平洋-北美遥相关型(PNA)负位相。因此,ENSO冬季北半球对流层PNA响应可以认为是不同海域热力强迫的“综合”结果。PNA正位相投影的行星一波响应几乎与气候态行星一波同位相叠加,削弱北极平流层极涡强度。

受北半球ENSO-北极极涡关系的启发,近期我院教师饶建博士与中国科学院大气物理研究所任荣彩研究员合作,进一步揭示了热带两个海盆尺度热力强迫对南半球冬季的影响同样反号。热带太平洋的热力强迫对应着正位相的太平洋-南美遥相关型(PSA)响应,而热带印度洋热力强迫对应着负位相PSA。因此,两个海域热力强迫对南半球热带外地区环流的影响亦反号,这种“抵消效应”可以向上影响到南半球冷季平流层环流对ENSO的响应情况(图1)。因此,观测中ENSO-南半球极涡关系并不显著。

图1 纬向风(等值线)、约化E-P通量(箭头)和E-P通量散度(阴影)在不同数值试验中的响应: (a) 热带全海域海温试验与参照试验之差;(b) 热带太平洋海温试验与参照试验之差; (c) 热带印度洋海温试验与参照试验之差;(d) 热带全海域海温试验与热带太平洋海温试验之差。

文章已在《Climate Dynamics》杂志发表:Rao, J., and R.-C. Ren, 2020: Modeling study of the destructive interference between tropical Indian Ocean and Eastern Pacific in their forcing in the southern winter extratropical stratosphere during ENSO. Climate Dynamics, 54, 2249–2266. https://doi.org/10.1007/s00382-019-05111-6.

北半球TIO热力强迫抵消TPO热力强迫的效应: Rao, J., and R.-C. Ren, 2016: A decomposition of ENSO's impacts on the northern winter stratosphere: Competing effect of SST forcing in the tropical Indian Ocean. Climate Dynamics, 46, 3689–3707. https://doi.org/10.1007/s00382-015-2797-5.