欧亚西部春季地表温度具有明显的年际变化特征，而位于欧亚大陆上游的北大西洋通常被认为是影响欧亚大陆下游气候的重要因素。前人研究多关注春季欧亚西部地表温度与同期北大西洋海温之间的可能联系，对欧亚西部春季地表温度异常的前期预测因子还缺乏进一步研究。为此，我院陆气相互作用团队陈海山教授指导的博士生宋艺迪最近的工作揭示了欧亚西部中高纬度春季地表温度与前期2月北大西洋海温之间的可能联系，对春季欧亚大陆地表温度的季节预测有一定的指示意义，相关研究成果近日正式发表于《Journal of Climate》。
研究通过观测诊断和数值模拟揭示：当前期2月北大西洋三极型海温异常呈正位相，即中纬度北大西洋海温偏暖，而格陵兰岛以南以及副热带北大西洋地区海温偏冷时，该海温异常可以从前期2月持续到春季（图1）。这种海温异常配置可以在北大西洋45°N附近产生更强的对流层低层经向温度梯度，增强低层大气斜压性，进而导致北大西洋中高纬度地区天气尺度瞬变波活动的增强（图2）。天气尺度瞬变波活动与低频平均流之间的相互作用在其中起到了至关重要的作用。一方面，在天气尺度瞬变波活动增强区域北部对应的气旋型强迫可以使格陵兰岛南部出现气旋型异常环流，并激发向东传播至欧亚大陆的异常波列，使欧亚西部中高纬度上空出现异常反气旋，有利于地表变暖。另一方面，天气尺度瞬变波活动的增强还可以通过增强极锋急流将更多的北大西洋暖湿气流带到巴伦支–喀拉海地区，导致北极地区对流层以及地表变暖（图3）。这种极地变暖倾向于增加高纬度地区上空1000–500 hPa大气厚度，使中纬度地区经向厚度梯度降低，最终导致欧亚中纬度地区高层纬向风减弱，有利于欧亚西部中高纬度地区异常反气旋的形成和维持，为欧亚西部春季地表温度变暖提供有利条件。海温敏感性试验可以基本复现基于观测提出的物理机制。
图1 1957/1958–2016/2017年MAM_PC1时间序列与（a–d）前期冬季至春季、（e–h）前期1月–4月各月海温之间的线性相关系数。黑（白）点表示线性相关系数通过0.05（0.01）显著性水平检验。黑色方框表明北大西洋三极型海温指数NATI的定义区域。
图2 2月北大西洋三极型海温指数Feb_NATI回归春季（a）700 hPa经向温度梯度（单位：10-6 k m−1），（b）700 hPa最大Eady增长率（单位：day−1）和（c）300 hPa风暴轴（单位：gpm2）及其气候态（等值线；间隔为50 gpm2）。打点表示通过0.05显著性水平检验的区域。
图3 2月北大西洋三极型海温指数Feb_NATI回归春季（a）1000–300 hPa垂直积分水汽通量（箭头；单位：kg m-1 s-1）和水汽通量散度（填色；单位：10-6 kg m-2 s-1），（b）1000–500 hPa平均水平温度平流（单位：10-6 K s-1），（c）大气可降水量（单位：kg m−2）和（d）向下长波辐射（单位：W m−2）。打点表示通过0.05显著性水平检验的区域。（a）中只显示水汽通量的任一分量通过0.1显著性水平检验的区域。
论文信息：
Song Y., H. Chen. 2023 Influence of the late-winter North Atlantic tripole sea surface temperature anomalies on spring land surface temperature in mid–high latitudes of Western Eurasia. Journal of Climate, 36(15): 4933-4950. doi:10.1175/JCLI-D-22-0846.1.