热带大西洋热力异常对我国南方夏季高温的影响及机制研究

作     者：王慧美 

作者单位：中国气象科学研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：刘舸

授予年度：2018年

学科分类：07[理学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：热带大西洋 夏季高温 南方地区 预测因子 阶段性增强 

摘      要：在全球变暖背景下,我国南方地区的极端高温事件(热浪)的持续时间、强度和频率都有所增加,高温灾害造成的损失和影响也越来越严重。因此,深入研究该地区高温异常的影响因子和相应的物理机制是十分必要的。西太平洋副热带高压和南亚高压持续性异常是造成我国南方地区夏季高温异常的直接原因,而这些大范围持续性的环流异常往往是下垫面异常强迫的结果,海温异常显然是其中重要的影响因素。本文利用中国站点观测、NCEP/NCAR再分析以及NOAA海温等资料,通过波活动通量、偏相关以及合成分析等方法,分别从年际和季节内两个尺度上,重点探讨了热带大西洋热力异常对我国南方夏季高温的影响。同时,考虑到各大洋间存在相互作用,本文也分析了大西洋和印度洋对我国南方地区夏季高温异常的协同影响。主要结论如下:(1)年际尺度上,前冬热带西大西洋(10°N-30°N,60°W-35°W和0°-10°N50°W-35°W)的热力异常与我国南方夏季平均气温具有紧密的联系。前冬热带大西洋热力异常可以通过两条途径影响我国南方夏季气温。第一条途径是大西洋的独立影响:通过海气相互作用,热带西大西洋热力异常可从前冬维持到次年夏季,并引发热带大西洋和北大西洋之间的垂直环流异常,进而激发横跨欧亚大陆的Rossby波列影响下游地区的环流,最终通过一系列局地热通量反馈过程导致我国南方地区夏季高温异常的发生。第二条途径是大西洋和印度洋的协同影响:前冬热带大西洋通过调节北印度洋的海温异常,从而改变阿拉伯海和印度地区的降水和凝结潜热,引起西太平洋副热带高压和南亚高压的异常,最终对我国南方夏季气温造成影响。(2)由于热带大西洋和印度洋对我国南方地区夏季气温既有独立贡献又有协同影响,两者的作用都不可忽视,因此这里定义了前冬热带大西洋-印度洋协同热力指数。研究发现,与单独的大西洋或印度洋热力指数相比,这个前期指数与我国南方夏季平均气温的相关关系更显著、更稳定,因此可以更好地预测我国南方夏季平均气温。(3)热带西大西洋热力异常对我国南方地区高温异常的影响不仅表现在夏季平均尺度上。从季节内尺度上看,热带西大西洋海温暖异常的阶段性增强,同样可以激发横跨欧亚大陆较为稳定的波列结构,对我国南方夏季高温事件的发生和维持具有重要的作用。由于其季节内阶段性的异常增暖往往在高温事件前1个月即有体现,因此可作为一个有利于高温事件的前兆信号。除热带大西洋海温的贡献外,在厄尔尼诺事件衰减并向拉尼娜事件转换过程中,伴随的北印度洋海温暖异常的阶段性增强与维持也是我国南方地区出现持续性高温事件的一个重要背景条件。