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水汽循环模型在北极增暖和我国西北干旱区应用取得进展
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2017-11-28 | 【 【关闭】

  水汽输送过程是影响冬季北极增暖和区域降水的重要过程,对于区域大气水汽成分组成和水汽源地贡献进行定量化估计,有利于提取影响不同水汽输送的物理过程,可为一些复杂现象的解释提供定量化视角。中国科学院大气物理研究所钟霖浩副研究员及其合作者将自主编写的基于拉格朗日水汽反向追踪的区域降水再循环模型扩展为无区域限制的版本,并将模型分别应用于冬季北极增暖和我国西北干旱的研究,取得了初步进展。

  对于北极巴伦支-喀拉海(BKS)冬季增暖的水汽定量研究表明,该区域冬季水汽的64.6%来自于极地外区域的水汽向极输送(图1)。交叉相关分析显示,外源水汽是造成BKS海冰融化和增暖的主因,而局地水汽蒸发仅是海冰融化造成的结果。这一结论从定量化的角度证明,局地的水汽正反馈机制对于冬季北极增暖作用较弱。而且,对于外源水汽输送而言,当水源地偏西/偏东时,大气环流对应高纬/低纬路径Rossby波波列,这些波列不仅影响了BKS的水汽输送路径,也同时影响了下游欧亚大陆的气温异常分布(图2)。

  另一方面,我国西北角(NWCC)地区于1982-2010期间出现了降水趋势的年代际转折现象(图3)。围绕这一现象,水汽循环模型定量给出了降水趋势转折前后相反的水汽输送趋势,即来自西南象限的水汽输送增加趋势和西北水汽输送的下降趋势造成了1982-2000的NWCC降水上升趋势,而相反的趋势则造成了2001-2010降水下降趋势。利用趋势投影方法合成的大气环流场表明,跨越北大西洋-中亚的准纬向波列决定了NWCC的水汽输送趋势(图3)。不同位相的北大西洋涛动(NAO)通过向下游频散能量控制了欧洲大陆和中亚地区环流异常的位置和位相,从而引起了NWCC区域的不同降水趋势(图3)。

  以上成果分别被国际著名期刊《Journal of Climate》和《Journal of Geophysical Research》接收。

  

 

  1 巴伦支海-喀拉海典型冬季日拉格朗日水汽输送轨迹(左列)和气候平均水汽源地贡献率(右列)。图中给出了BKS的典型水汽输送路径和主要水汽源地。 

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  2 巴伦支海-喀拉海水汽源地贡献异常(左列)及其对应的环流异常(中列)和表面气温异常(右列)。上行对应水源地偏西的情况,下行对应于偏东的情况。图中给了高纬和低纬路径的Rossby波波列及其对应的气温异常。     

       a 

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  (b)                                             (c) 

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   d 

  3  中国西北角地区(NWCC)区域降水的趋势变化(a),上升趋势(b)和下降趋势(c)对应的环流以及同时段的夏季NAO指数。 

    

  论文信息 

  Linhao Zhong*, Lijuan Hua, and Dehai luo, 2017: Local and external moisture sources for the Arctic warming over the Barents-Kara Seas, Journal of Climate, doi: 10.1175/JCLI-D-17-0203.1. (in press)  

  Lijuan Hua, Linhao Zhong*, and Zhuguo Ma, 2017: Decadal transition of moisture sources and transport in northwestern China during summer from 1982 to 2010 Journal: Journal of Geophysical Research: Atmospheres, doi: 10.1002/2017JD027728. ( in press). 

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