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)。