西北太平洋异常反气旋(WNPAC)是调控东亚夏季气候最关键环流系统。WNPAC从El Niño成熟位相(冬季)维持到衰减位相(夏季),影响东亚夏季气候。其异常往往带来严重气象灾害:如1998年夏季长江流域大洪水、2013年夏季中国东南部热浪、2020年夏季持续暴力梅、2022年夏季持续性高温等。
一直以来,ENSO被认为是驱动夏季WNPAC年际变率的最主要来源。然而,近年来异常强夏季WNPAC(2020年夏长江暴力梅、2021年夏华北极端降水)在前期均无超强El Niño事件出现,这对ENSO解释反气旋异常提出挑战。虽然前人有研究指出,除ENSO影响外,WNPAC年际变率还存在其它来源(热带大西洋、北极涛动、大气内部变率等),但这些驱动因子并非完全独立于ENSO。那么,是否存在独立于ENSO的夏季WNPAC年际变率来源?如果存在,其物理机制是什么?厘清这些问题对进一步理解东亚季风异常和提升预测水平尤为重要。
我院朱志伟教授课题组研究指出,在完全剔除ENSO滞后影响后,夏季逐月WNPAC指数仅在超强El Niño后发生显著变化,说明ENSO同WNPAC的显著相关仅由极端El Niño年贡献。剔除ENSO影响后,仅热带大西洋在前期和同期与夏季WNPAC年际变率维持显著关联。基于观测诊断和数值模拟的相关证据,该研究提出了“大西洋触发-太平洋接力”—两步走的西北太平洋反气旋形成新机制。如图所示:第一步,在春季,热带大西洋暖海温异常产生赤道东太平洋至大西洋对流正异常,Gill响应导致的高层反气旋异常作为Rossby波源激发自北美至北太平洋的准正压Rossby波列。波列在热带北太平洋低层表现为异常反气旋,其东南侧的东北风异常能够自中纬度向赤道平流低湿焓,抑制局地对流,继而产生赤道中西太平洋异常东风;第二步,在夏季,赤道中西太平洋异常东风通过Bjerknes反馈导致中太平洋冷异常和海洋性大陆暖异常。该纬向偶极型热带海温分布发挥接力作用,进一步加强该海气耦合模态,将对流异常中心西移,最终通过Gill响应激发并锚定夏季WNPAC。
不同于前人研究,“春季大西洋触发-夏季太平洋接力”的两步走机制强调热带大西洋通过热带外路径影响西北太平洋反气旋,为东亚夏季气候变率的季节预测提供了新的启发。论文第一作者为我院17级本科生卢童(现为大气所硕士研究生)。该工作已在最新一期《Journal of Climate》上刊出。
夏季WNPAC形成的“大西洋-太平洋两步走”机制示意图
文章信息:
Lu T., Z. Zhu*, Y. Yang, J. Ma, and G. Huang. 2023: Formation mechanism of the ENSO-independent summer western North Pacific anomalous anticyclone. J. Climate, 36(6), 1711-1726. doi: 10.1175/JCLI-D-22-0271.1.
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Yang Y., Z. Zhu*, X. Shen, L. Jiang, T. Li. 2023: The influences of Atlantic sea surface temperature anomalies on the ENSO-independent interannual variability of East Asian summer monsoon rainfall. J. Climate, 36(2), 677-691. doi: 10.1175/JCLI-D-22-0061.1.