GRL: 平流层-对流层相互作用为夏季北大西洋涛动和北半球地表气候的季节预测提供了重要的可预报性来源
发布时间: 2022-04-20


夏季北大西洋涛动(Summer North Atlantic Oscillation)是北半球中高纬度大气内部变率最重要的模态,对北半球夏季地表气候有非常显著的影响(图1a-b)。虽然夏季北大西洋涛动的研究起步远远晚于冬季北大西洋涛动,二十多年来也获得了大气科学家们广泛的关注,在其对北半球人口密集地区例如欧洲、北美东部、乃至东亚地区气候的影响方面获得了丰硕的研究成果。例如,夏季北大西洋涛动对东亚降水和夏季风有显著影响,夏季北大西洋涛动处于负位相时中国北部高温事件频发。

学术界在冬季北大西洋涛动的季节预报上早已获得较大进展。早在上世纪末和本世纪初期,科学家就发现夏秋季北大西洋海表温度对冬季北大西洋涛动就有较好的预报效果,近几年来又发现秋季北极海冰和平流层环流也可以为冬季北大西洋涛动提供显著的可预报性,国际主流的数值预报系统也表现出了较高的预报技巧。但是在夏季北大西洋涛动的季节可预报性的研究上一直没有大的突破,目前主流的季节预报系统也没有展现出任何有用的预报技巧。

近期,基于近40年再分析资料的研究结果表明,3月份北大西洋地区的对流层急流强度可以为夏季北大西洋涛动提供较高的预报技巧(图1c)。该早春大气环流异常可以向上传播到平流层中低层并产生相应的平流层环流异常、于春末夏初下传至对流层进而影响夏季地表气候(图2)。整个传播过程历时34个月,其持续时间之长是中高纬大气内部少有的。该研究将夏季北大西洋涛动的预报水平从无到有地提高到了与夏季ENSO预报技巧相当的水平,也拓展了平流层-对流层相互作用主要影响冬半年气候的普遍认知,为夏季气候预报提供了新思路。

该理论主要基于再分析资料,还有待于数值模拟的全面验证。虽然目前主流数值预报模式在夏季北大西洋涛动的季节预报上尚有相当大困难,该研究发表后已由英国气象局研究团队使用数值预报系统进行了部分证实,可以期待相关结果未来在学术期刊上公开发表。


论文信息:

Wang, L., & Ting, M. (2022). Stratosphere‐Troposphere Coupling Leading to Extended Seasonal Predictability of Summer North Atlantic Oscillation and Boreal Climate. Geophysical Research Letters49(2), e2021GL096362.

论文链接:https://doi.org/10.1029/2021GL096362


1. 夏季北大西洋涛动对地表气候的影响。ERA-5 1979-2018 夏季(6-8月)北大西洋涛动指数与a. 2 m温度,b. 总降水量的相关系数,以及与海平面气压(白色等值线,间距0.2,正值实线、负值虚线)的相关系数。颜色条上的黑线表示通过了95%信度的双尾t检验。c. 6-8月季节平均北大西洋涛动指数与3月北大西洋急流强度的时间序列。


2. ERA-5 1979-2018 夏季(6-8月)北大西洋涛动指数与31天滑动平均的逐日位势高度场相关系数为-0.312(通过了95%信度的双尾t检验)的等值面随时间的演化(以颜色表征时间)。




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