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大气所研究揭示决定Hadley环流强度和边界年际变化的关键区
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2018-06-15 | 【 【关闭】

  Hadley环流是大气经向三圈环流的重要组成部分,近30年来,Hadley环流边界呈现显著的极向扩展趋势,这对副热带干旱区的扩展造成显著影响,因此,Hadley环流的变化问题备受科学界的关注。在年际尺度上,Hadley环流强度和边界亦存在显著的变化,这种变化同时受到ENSO和中纬度涡动的影响。但是,此前研究多是基于全球纬向平均的结果,故未能给出Hadley环流强度和边界变化的区域分布特征,以及ENSO和中纬度涡动各自发挥主导作用的关键区。 

  最近,中国科学院大气物理研究所孙咏博士、周天军研究员和法国国家科研中心动力气象实验室(LMD)李肇新教授、气候与环境科学实验室(LSCERamstein Gilles教授、谭宁博士等合作研究,通过计算非绝热加热和波作用通量、分析ERA-Interim再分析资料和AMIP试验模拟数据,研究发现:因受限于质量守恒约束,全球纬向平均的Hadley环流实则掩盖了全球季风区经向环流的纬向分布多样性及其与Hadley环流之间的联系(图1)。在年际尺度上,Hadley环流与全球季风区的经向环流,二者变化步调一致。在此基础上,他们进一步分离了决定Hadley环流强度和南北边界变化的关键区域(图2),发现中太平洋类似季风区(CP)是主导冬半球Hadley环流强度(NHCI)的关键区;北美季风区(EP)和亚--澳季风区(EA)是主导Hadley环流北边界(NHCE)年际变化的关键区;而EAEP以及南美季风区(WA)主导了Hadley环流南边界(SHCE)的年际变化;为理解影响Hadley环流变化的机理,他们评估了中纬度涡动和ENSOHadley环流强度和边界年际变化的相对作用,发现中纬度涡动起主导作用,ENSO的作用次之;进一步分离中纬度涡动和ENSO各自主导Hadley环流强度和南北边界的关键区,表明CPENSO和中纬度涡动影响NHCI的关键区;EAWA分别是中纬度涡动和ENSO主导NHCE年际变化的关键区;EAEP+WA则依次是ENSO和中纬度涡动主导SHCE年际变化的关键区(图2)。 

  整体而言,当前的气候模式对上述Hadley环流的年际变化特征有较好的模拟能力,却高估了ENSO和低估了中纬度涡动对NHCINHCESHCE年际变化的作用。 

  该研究成果对理解Hadley环流变化的区域特征,开展Hadley环流年际预测具有重要的参照意义。该研究成果已在Climate Dynamics 在线发表(原文链接:https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00382-018-4263-7 

  

  1 北半球冬季气候平均的热带经向环流的纬向分布多样性及其与全球季风的联系,其中红色实线方框表示与气候平均Hadley环流分布特征一致的经向环流;蓝色虚线方框则表示与之相反。打点区域为全球季风区,填色表示非绝热加热。 

 

  2 北半球冬季Hadley环流强度和边界年际变化的关键区、ENSO和中纬度涡动各自发挥主导作用的关键区 

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