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北半球冬季近地面温度空间型及其相关的大气和海洋条件
作者:邓洁淳               发布时间:2020/06/17 09:13:30              浏览量:

自二十世纪末以来,北极地区温度相比北半球其他区域迅速升高,即“北极放大效应”,而同时北半球中高纬度陆地则相反地表现为降温,因此形成了“北极增暖–陆地变冷”的温度异常空间型。我院青年教师邓洁淳博士与美国纽约州立大学奥尔巴尼分校Aiguo Dai教授合作,利用自组织映射分类法(Self-organizing map,SOM)对1979–2018年北半球冬季逐日近地面温度场的主要空间分布型及其相关的大气和海洋条件进行了辨别和分析,相关成果发表在Journal of Climate。

研究发现,北半球冬季近地面温度存在三类主要的空间异常分布型,其中每一类空间型具有近乎相反异常信号的两个位相,时间尺度约为7至12天。第一类空间型表现为北美和欧亚大陆北部同时出现具有相同符号的温度异常,第二和第三类空间型则分别表现为北美和白令海、东亚和喀拉海地区同时出现符号相反的温度异常。冬季温度的变率可能源于不同温度空间型出现频率的变化,特别地,1998–2003年期间北美、欧亚大陆中部和东亚地区冬季极端寒冷天气的增加趋势,可以理解为某些特定温度空间型发生率增加的结果。这些温度空间型与中纬度暖空气的向极输送和极地冷空气的南下密切相关(如下图)。这些冷暖气团的经向位移同时引起不同区域的温度、水汽和向下长波辐射异常。此外,热带太平洋、北太平洋中纬度和北大西洋的海面温度异常,以及北极海冰浓度异常也共同支持和维持了引起温度变化的大气环流异常。

Figure 1. Composites of winter 850-hPa potential temperature anomalies (shading; K) and horizontal heat fluxes anomalies (vectors; K m s-1) in all matching days for the corresponding surface air temperature SOM patterns during 1979–2018: (a),(b) North America-Northern Eurasia (NANE), (c),(d) North America-Bering Sea (NABS), and (e),(f) Kara Sea-East Asia (KSEA) patterns. The mean contours of 280K averaged over all matching days of each pattern (purple dashed lines) and over all winter days (i.e., DJF climatology; black solid lines) are also shown. Only anomalies statistically significant at the 95% confidence level are plotted based on the Student’s t test.


论文信息:

Deng, J.*, A. Dai, and D. Chyi, 2020: Northern Hemisphere Winter Air Temperature Patterns and Their Associated Atmospheric and Ocean Conditions. Journal of Climate, 33, 6164–6186, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0533.1.