青藏高原热源的年代际变化是高原影响亚洲夏季风与全球大气环流异常的主要驱动力之一,青藏高原上空热源的年代际异常会激发出一个全球尺度的、由热力驱动的大型辐散环流圈,通过这种大尺度辐散环流将把青藏高原的异常热力响应信号传输到北美西岸上空,从而改变北半球甚至全球范围的总风场或大气环流条件。
丁一汇院士的博士研究生孙小婷在导师的指导下,研究了夏季亚洲季风区-青藏高原大气热源的年代际变化,及其对北半球大气环流的影响,指出在过去七十年间,对青藏高原整体而言,其对大气的加热效应经历了由强(1948-1972年)到弱(1973-2005年),进而转强(2006-2018年)的年代际变化,这种热源的年代际变化也是造成海陆温差、亚-非夏季风雨带位置年代际变化以及我国出现降水格局改变的重要原因之一。作为对亚洲季风区—青藏高原热源不同年代际尺度的响应,上述全球尺度的热力环流系统的强度也具有相应的年代际变化。当青藏高原上空Q1增强时,其上空异常上升运动表现在对流层中高层,风场从近地面至150hPa均表现为异常辐合运动,150hPa以上出现异常辐散;相应,热带东太平洋和北美西岸也出现更强的补偿高空辐合下沉运动和低空辐散(图1)。从动能转换的角度来看,当高原上空大气加热正异常时,有效势能向辐散风动能的转换增加,最大转换发生在100hPa附近。辐散风动能向旋转风动能的最大转换发生在对流层顶至平流层下部,高原近地面至对流层中高层表现为异常辐散风动能增加。
研究进一步表明,在很大程度上,夏季青藏高原大气热源的年代际变化最终受到AMO和PDO的耦合强迫的作用(AMO暖位相与PDO冷位相时热源加强,或反之)。该研究结果表明:自然的海洋年代际尺度耦合强迫是通过影响亚洲夏季风区—青藏高原热源最终调制着全球辐散环流的变化,其热带东太平洋—北美西岸的下沉支是这个热力强迫的亚洲季风环流圈的一种动力响应。全球夏季辐合辐散环流本质上是强大的亚洲季风区-青藏高原热源驱动的一种热力直接环流,它基本上控制着夏季大部分地区的降水条件(图2)。
文章已发表在Journal of Meteorological Research。Citation: Sun, X., Ding, Y. & Li, Q. Interdecadal Variation of the Atmospheric Heat Source over the Tibetan Plateau and Surrounding Asian Monsoon Region: Impact on the Northern Hemisphere Summer Circulation. 2021. Journal of Meteorological Research, 35, 238–257, doi: 10.1007/s13351-021-0101-7.
图1 青藏高原大气热源不同年代际全球100hPa(a,c,e)与850hPa(b,d,f)风场势函数及辐合辐散分量距平分布(风场势函数单位:105 m2·s-1,风场辐合辐散分量单位:m·s-1,);(a,b)1948-1972年;(c,d)1973-2005年;(e,f)2006-2018年
图2 文章结构框图
版权所有 © 国家气候中心气候研究开放实验室
Copyright © Laboratory for Climate Studies, National Climate Centre