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    我國學者在北半球夏季高溫成因研究方面取得新進展

    日期 2019-11-20   來源:地球科學部   作者:李薇 冷疏影  【 】   【打印】   【關閉

      在國家自然科學基金重點項目(批準號:41731173)等資助下,中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室王春在研究員團隊在北半球夏季高溫成因方面取得重要進展。相關成果以“Hot Summers in the Northern Hemisphere”(北半球夏季高溫)為題,于2019年9月11日在Geophysical Research Letters (《地球物理研究快報》)上發表。論文鏈接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019GL084219。

      近年來,北半球夏季極端高溫事件頻發,帶來重大的經濟損失和人員傷亡。前期研究通常認為,北半球夏季氣溫受溫室效應、厄爾尼諾-南方濤動、北大西洋濤動等因素影響。然而,在厄爾尼諾-南方濤動事件與北大西洋濤動事件缺席的情況下,2017年夏季和2018年夏季的北半球仍出現極端高溫,并且表面氣溫呈現出空間分布差異的特征。這對北半球夏季高溫的成因機制研究提出了新挑戰。

      該研究利用遙相關性圖的方法分析了北半球夏季500hPa位勢高度,發現和定義了北半球夏季7種主要的大氣環流型,即北大西洋型、歐洲型、東大西洋型、西大西洋型、楚科奇海-北美型、北極-北美型和波弗特海-西伯利亞型。基于這7種大氣環流型和全球變暖信號,采用逐步回歸方法,成功重建了與觀測一致的夏季北半球表面氣溫異常的空間分布。分析表明,由大氣環流型引起的氣候自然變率和全球變暖共同造成了北半球的夏季高溫,其中氣候自然變率的貢獻與全球變暖的貢獻相當、甚至更大。進一步分析發現,對7種大氣環流型的準確預測,有助于提高對北半球夏季高溫分布的預報能力。該研究有力推動了北半球夏季高溫和大氣環流型的研究發展,并為北半球夏季的高溫預報提供了新思路。

      利用該研究結果,可以成功解釋2019年北半球的夏季高溫。作為1950以來最熱的夏季(圖1),2019夏季歐洲南部地區和西伯利亞地區的氣溫都較往年顯著偏高,甚至打破歷史記錄。計算發現,2019年夏季北大西洋型和波弗特海-西伯利亞型均處于正位相。前者對于歐洲南部夏季高溫有貢獻,后者對西伯利亞的夏季高溫起作用(圖2)。這也進一步驗證了研究所定義的大氣環流型用于解釋北半球夏季高溫的有效性,體現了其很強的科學意義和應用前景。

    圖1 北半球夏季(6-8月)平均表面氣溫的時間序列

    圖2 2019年夏季北半球夏季的表面氣溫異常(填色)和500hPa風場異常(矢量)




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