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大气所等揭示冬季北大西洋涛动和热带北大西洋海温关系的年代际变

大气所等揭示冬季北大西洋涛动和热带北大西洋海温关系的年代际变化

  热带北大西洋(Northern Tropical Atlantic, NTA)海温异常模是热带大西洋海温年际变率的三个主导模态之一(图1)。已有许多研究表明NTA海温异常对大西洋周边及遥远地区的降水、表面温度和大气环流存在显著的影响。北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)是北大西洋中高纬大气环流年际变率的第一主导模态。前人研究认为NTA海温与NAO之间存在着显著的耦合关系:NTA海温异常通过影响大气波动过程影响NAO,NAO则通过影响表面热通量影响到NTA海温。但是,目前关于NTA海温与NAO之间的关系是否稳定仍不清楚,并且关于NTA海温异常模形成的主导外强迫因子一直存在争议。一种观点认为NTA海温异常模形成的主导因子是ENSO,另一种观点则认为是北大西洋热带外大气扰动。

  中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心陈尚锋博士、陈文研究员和香港中文大学教授吴仁广发现冬季NAO和NTA海温之间的关系存在显著的年代际变化(图2)。这一年代际变化受热带大西洋海温气候态的年代际变化的直接影响。NTA气候态海温高的时期,海温异常容易激发大气响应,激发的大气异常改变表面热通量从而形成北大西洋海温三极子模,该海温三极子通过大气瞬变波反馈过程影响NAO,于是NTA海温与NAO间的关系紧密。在NTA气候态海温低的时期,大气场对海温异常的响应较弱,导致NAO与NTA海温间的关系减弱或崩溃。

  通过对比最近两个高低相关时期ENSO和大西洋中纬度大气扰动对NTA海温模形成的相对作用,进一步发现影响NTA海温模的外强迫因子存在年代际变化。在低相关时期,ENSO对NTA海温模的形成起主导作用,此时北大西洋中纬度大气扰动对NTA模的作用很弱。反之,在高相关时期,ENSO对NTA海温模的作用很弱,此时北大西洋中纬度大气扰动是NTA海温模形成的主要外强迫因子。因此本文的研究结果对ENSO和大西洋中纬度大气扰动谁是NTA海温模形成的主导因子这一争议给出了新的启示。

  该成果于2015年发表于Journal of Climate

  论文链接

 

  图1 1949/50-2011/12年冬季热带大西洋海温距平旋转经验正交函数分解的第三模态。这个模态的方差贡献为16.1%。

 

  图2 冬季NAO指数和NTA海温指数的17年滑动相关。横虚线表示相关系数通过95%信度检验。底部的双箭头向量表示文章分析选取的七个高低相关时期。




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