极涡的活动特征与数值模拟及其对我国气候的影响

【摘要】：基于极涡在天气、气候及环境变化中的重要作用,本文通过资料分析、动力 统计诊断和数值模拟研究,指出极涡的活动特征及其与阻塞高压、副热带高压、 东亚季风等大气环流因子相互之间的动力统计关系;弄清极涡对我国气温、降 水变化的影响;探讨海温、极冰对极涡的作用。主要结论如下: (1) 北半球及各分区极涡的面积、强度及位置有着很明显的年际及年代际变 化。上世纪70年代中期之前极涡面积、强度基本为上升阶段,之后为下降阶段。 极涡呈现偏心结构,极涡中心位置主要偏向亚洲大陆,偏离欧洲大陆,但有较 强的偏向太平洋一侧的趋势。 (2) 平流层增温期间,平流层极涡受高压挤压可能发生偏移、变形甚至崩溃, 在下传平流层增温比非下传增温过程中平流层极涡的变化更剧烈;在下传或非 下传的平流层爆发性增温过程中,其对流层环流场及极涡都经历了不同程度的 演变,只不过下传平流层增温过程中变化更显著。 (3) 极涡与副热带高压、阻塞高压及季风等其他大气环流因子配合起来共同 作用于天气、气候及环境。北半球及各分区极涡因子与北半球及各分区副高因 子之间基本呈显著的负相关作用。极涡与阻高通常存在负相关作用,冬季极涡 与阻高指数之间的相互作用比夏季弱。极涡面积越大(小),东亚夏季风越强 (弱);极涡显著加强(减弱),东亚冬季风减弱(加强)。 (4) 极涡对我国同期及后期气温和降水均有重要影响。极涡面积与我国气温 之间以负相关为主,但不同季节、月份有差异。极涡强度与气温的负相关性弱 一些,在某些月份,一些地区呈现正相关。极涡对降水的作用比稍弱一些,但 对长江及黄河流域及之间广大区域的作用还是显著的。 (5) 太平洋海温对同期及之后北极涡的影响很强,极涡对后期太平洋海温的 反馈作用也很强。各月份北极涡对太平洋海温的响应一般滞后2-8个月。影响 极涡的海温关键区一般位于Nino区。 (6) CAM可以用来对极涡进行模拟研究。通过模拟试验可知极涡对赤道东太 平洋海温及极冰浓度很敏感,当给一个赤道东太平洋海温负(正)强迫,极涡的面 积、强度均增大(减小);当采用极冰浓度正(负)强迫,年平均极涡的面积 指数下降(上升),强度指数上升(下降)。