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南极海冰的变化特征及其与我国夏季天气气候的关系

马丽娟  
【摘要】:海冰是气候系统的重要组成部分,其变化对全球气候有重要影响。南极地区海冰覆盖状况的时空变化比北极地区大,对气候产生影响也更为重要。本文依据Hadley中心提供的1968.1~2002.12全球海冰密集度格点资料,利用诊断分析方法,建立了有代表性的南极海冰特征区域的时间变化序列,并分析了各区域海冰变化特征。此外,还结合中央气象台提供的全球74项环流指数和北半球500hPa、100hPa高度场、中国160站降水和温度等资料,对南极海冰特征区域与我国夏季环流和天气气候的关系进行了研究。 研究表明,南极地区海冰平均北界和面积的变化基本一致,可以用海冰北界来研究海冰的时空变化特征。对南极海冰北界序列的分析表明:海冰最多和最少期分别出现在9月和2月;威德尔海和罗斯海地区海冰最多、变化最大,南极半岛地区海冰最少,变化也小;近35年来环南极地区的海冰有明显的减少趋势。南极海冰变化的时空多样性十分明显,存在着5个变化不同的区域,其中罗斯海地区和威德尔海地区近35年来海冰范围扩大,面积增加,而南极半岛地区、东南极东部和东南极西部地区海冰则范围缩小,面积减少;但在时间上,不同区域的海冰都存在着较明显的2~4年和5~7年主振荡周期。 南极海冰的变化和全球大气环流关系密切。南极各区海冰的不同变化,对南北半球大气环流有不同影响。研究表明:南极罗斯海区、威德尔海区是影响我国夏季天气气候的关键区,其海冰变化对后期我国夏季降水及温度的预报都具有指示意义。罗斯海地区超前6~9个月的海冰偏少时,500hPa西北太平洋副高将明显增强,我国东北、华北大部分地区及新疆小部分地区的降水偏多、气温偏低;华南的情形相对较复杂,一方面该地区降水和温度会受前期海冰变化的影响,另一方面500hPa和100hPa高空场环流由于受前期海冰变化的影响而发生变化,进而会在一定程度上对我国降水和温度产生二级强迫,使得华南地区温度普遍偏高,降水分布则表现为正负相间的西北—东南走向带状分布。而前期威德尔海区海冰对东半球的影响要晚于西半球,且对西半球的影响以负相关为主,对东半球的影响以正相关为主。该区超前7~10个月海冰偏少时,500hPa西北太平洋副高西伸、东北低压偏弱,我国东北东部地区温度偏高、降水偏少;而黄河中游流域以南地区及新疆北部地区则温度偏低、降水偏多。 本文利用南极罗斯海地区和南极半岛地区平均海冰北界,定义了新的南极海冰(北界)涛动指数(ASEOI)。该指数与根据南极海冰密集度定义的南极海冰涛动指数(ASOI)有很好的相关(R=0.77),但计算却更为方便。对ASEOI与北半球 南极海冰的变化特征及其与我国夏季天气气候的关系 各环流指数相关关系的研究发现:ASEm偏高时,青藏高原上空南亚高压减弱, SOOhPa印度低压也减弱,这种垂直环流场配置,有利于高原雨季的出现;此时我 国北方大部分地区气温偏低、降水偏多,南方大部分地区则相反,气温偏高、降 水偏少。 对南极海冰时空变化特征及其对我国天气气候影响的研究,有助于更好地理 解南极下垫面与大气环流之间的相互作用,认识南极地区海一冰一气相互作用的物 理过程,对进一步讨论南极海冰变异与大气环流和天气气候的关系有重要的学术 意义,同时也将为进一步开展与此有关的数值模拟研究、寻找南极对我国短期气 候影响的强预测信号等提供有用的信息,有潜在的应用价值。


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