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我院2013级直博生郭媛媛同学在大气科学国际顶尖杂志《Journal of Climate》连续发表3篇高水平学术论文

点击数:1184 来源:本院 文章录入:zengying 更新时间:2017-06-25

热带地区降水在全球水汽、能量循环中占有重要地位,对流降水释放的潜热可以显著加热中高层大气,激发大气遥相关波列影响热带外大气环流,造成全球气候异常。热带降水作为全球气候异常的重要大气强迫源,一直是国内外大气科学研究的重要关注点,郭媛媛同学在我院温之平教授的指导下,与多位国内外知名学者合作,共同在大气科学顶尖国际学术期刊《Journal of Climate》上发表系列论文,阐述了热带关键区降水的异常变化及其对全球气候的反馈作用,主要结果如下:

(1)明确了冬季热带太平洋关键区降水对热带外大气环流的不同作用

冬季热带地区降水异常分布型主要表现为西北太平洋与中太平洋地区的反向偶极分布,两个关键区的降水与东亚副热带西风急流均存在显著相关。从统计分析、模式模拟两个角度揭示了不同关键区降水对东亚西风急流的不同影响:明确了西北太平洋地区降水异常作用于东亚副热带西风急流的经向位移相关,而中太平洋降水则显著影响急流的强度(图1)。

(2)揭示了冬季不同类型ENSO对应的降水分布型可能激发不同遥相关波列,从而影响热带外气候异常

ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)可以显著影响区域乃至全球气候异常,而ENSO自身的多样性又将这一问题复杂化。为揭示不同类型ENSO对应的降水分布型的反馈作用,采用聚类分析的方法,综合利用观测及模式资料,发现ENSO事件之间海温及其相应的降水异常场均存在显著差异,暖位相El Niño间的差异相较与La Niña更加明显,且均可以激发出相异的大气遥相关波列(如图2),从而显著影响北美地区的气温及降水。

(3)发现春季热带地区降水主模态存在显著的年代际迁移,阐明了海洋内部物理过程的年代际变异是其主要成因

研究发现春季热带太平洋地区降水的主模态在1998/99年前后由东太平洋(EP)型转化为中太平洋型(CP),其降水主模态的年代际转换与海温呈现一致变化(图3)。动力诊断分析发现中太平洋地区的纬向平流反馈作用在1998/99年后显著增大(图4),其对中太平洋地区海温增暖的重要作用有利于后期中太平洋地区降水异常偏多,亦即有利于CP型降水主模态的出现。进一步深入研究发现纬向平流反馈过程的年代际变化由海洋内部物理过程(温跃层变化引起的地转流异常)变异所造成。

以上冬春季降水变化的可能成因及其对热带外环流的反馈作用系列研究工作着重关注热带地区降水异常对周边乃至全球大气的反馈,所得研究结果有利于更深层地理解降水产生的热源对周边气候的反馈作用,对改进中高纬度地区的气候预测有重要参考价值。

 

相关论文:

  • Guo, Y., Z. Wen*, R. Wu, R. Lu, and Z. Chen, 2015: Impact of Tropical Pacific Precipitation Anomaly on the East Asian Upper-tropospheric Westerly Jet during the Boreal Winter. J. Climate. 28(16), 6457-6474.

  • Guo, Y., Z. Wen*, and R. Wu, 2016: Interdecadal Change in Tropical Pacific Precipitation Anomaly Pattern around the late-1990s during Boreal Spring. J. Climate, 29(16), 5979-5997.

  • Guo, Y.*, M. Ting, and Z. Wen, 2017: Distinct patterns of Tropical Pacific SST Anomaly and Their Impacts on North American Climate. J. Climate, 30(14), 5221-5241.                                             

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图1 (a)(c)西太平洋WP降水指数(b)(d)中太平洋CP降水指数与冬季平均的200hPa流函数及水平风场的偏相关分布图。打点及填色区代表偏相关系数通过95%的置信度检验。

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图2 冬季(a)(b)两类La Niña和(d)(e)两类El Niño事件的200hPa位势高度(黑色等值线,单位:m)、降水异常(棕色及绿色等值线,单位:mm/day)、海温及地表温度(填色,单位:℃)的合成空间场。红色线及蓝色线代表±0.8℃及±1.6℃的等海温线。(c)(f)代表两类La Niña和两类El Niño事件合成场的差值场。粗线及打点区为通过90%的置信度检验。

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图3(a)(b)(c)1980-1998年、(d)(e)(f)1980-1998年春季太平洋地区降水与海温距平的SVD第一模态及其时间系数。

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图4春季(a)(c)中太平洋和(b)(d)东太平洋在不同深度(10m和40m)处纬向平流反馈过程(ZA,红线)、Ekman抽吸反馈过程(EK,蓝线)、温跃层反馈过程(TH,黑线)及三项之和(灰色柱状图)随时间的变化曲线。