科学家从位涡梯度的角度研究北极增暖对大气阻塞的影响

作者: 罗德海, 陈晓丹, Aiguo Dai, Ian Simmonds

来源: 中国科学院大气物理研究所

发布日期: 2018-08-20 17:14:11

中国科学院大气物理研究所的研究团队从位涡梯度的角度,研究了北极增暖对大气阻塞的影响,揭示了北极增暖如何通过改变位涡的经向梯度来影响中高纬度阻塞的维持,为北极增暖和中纬度极端天气之间的联系提供了新的研究视角。

近二十年来冬季北极显著增暖,而东亚显著变冷并且极寒天气频发。已有的研究表明东亚变冷与乌拉尔阻塞频繁发生密切相关。然而北极增暖(主要是巴伦支-喀拉海)如何引起乌拉尔阻塞的变化而影响中纬度极寒天气,这是一个尚未解决的难题。

近期,中国科学院大气物理研究所研究员罗德海与博士研究生陈晓丹、纽约州立大学教授Aiguo Dai、墨尔本大学教授Ian Simmonds合作,从能量频散和非线性强度的角度出发,解释了北极增暖如何影响大气阻塞的生命周期。首先,罗德海等人从其阻塞理论模型出发,提出了阻塞系统的行为依赖于阻塞的能量频散和非线性强度。

可以发现阻塞的能量频散正比于位涡(PV)的经向梯度,而阻塞的非线性强度反比于位涡的经向梯度。当位涡梯度较小时,阻塞系统的能量频散减弱,非线性强度增强,有利于阻塞系统的维持。反之,当位涡梯度较大时,阻塞系统的频散增强,非线性强度减弱,不利于阻塞系统的维持。因此北极增暖,可以通过改变西风的水平结构和强度而改变位涡的经向梯度,从而影响中高纬度阻塞的维持。

这为北极增暖和中纬度极端天气之间联系的研究提供了新的视角。如下图所示,在北极冷的情况下,中纬度欧亚地区的位势涡度低,而寒冷的高纬度(如巴伦支-喀拉海区域)位势涡度高,位涡的经向梯度大。这时阻塞系统的能量频散强,而非线性弱,不利于阻塞维持,对于这种情况,强的极寒天气很难发生。而当北极海冰减少或北极增暖时,位涡经向梯度较小,阻塞的频散性较弱而非线性较强,有利于生命阻塞的产生,从而产生强的极寒天气。

该研究已被刊登在Journal of Climate上。图:北极增暖通过影响位势涡度(PV)经向梯度来调制乌拉尔阻塞的生命周期。

UUID: 2bfd9b4e-6062-420a-970b-6d28978d9da4

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院之声公众号-pdf2txt/2018/中科院之声_2018-08-20_科学家从位涡梯度的角度研究北极增暖对大气阻塞的影响.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0024 元