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北半球热带外大气遥相关是热带外地区大气环流低频变化的主要模态,由于其持续时间较长,对热带外环流的变率的贡献较大,因此对北半球中高纬度地区乃至副热带地区的天气和气候异常均存在至关重要的影响。进一步加强北半球热带外遥相关的气候影响,尤其是对我国气候的影响方面的研究,有利于我们从多角度对我国的气候变化进行分析,以便更好的认识影响我国气候的因子,为短期气候预测提供有利的参考依据,具有较高现实意义和应用价值。
本文利用观测和再分析资料,主要分析了两个不同季节的遥相关型—冬季的南欧亚(SEA)遥相关型和初秋的大西洋-欧亚(AEA)遥相关型在年际时间尺度上对我国秋冬降水的影响。文章以我国西南地区降水为切入点,通过对冬季西南地区降水异常所对应的大尺度环流结构的分析,提出了影响西南地区降水的遥相关型—南欧亚(SEA)遥相关型。讨论了SEA遥相关型对我国西南地区和东部地区冬季降水的影响及物理机制,并从空间结构、波源位置及传播特征等方面对SEA遥相关型进行分析。进一步讨论了冬季北大西洋涛动(NAO)与SEA型的不对称关系,并说明由于SEA遥相关型的纽带作用,使得冬季NAO对西南地区的降水存在不对称的影响。最后,对AEA型的气候影响扩展至初秋,利用“海气耦合桥”理论系统地分析了AEA型及北大西洋三极子海温异常在联系夏季NAO和初秋华中地区降水的关系时的纽带作用。主要结论如下:
1、提出了冬季南欧亚(SEA)遥相关型并揭示了其基本特征。通过对西南地区冬季降水异常所对应的环流结构的系统分析,提出影响西南地区冬季降水的遥相关结构—SEA遥相关型,确定了冬季SEA遥相关型的4个主要活动中心。冬季SEA型表现为相当正压结构,并在对流层高层尤为显著。发现了冬季SEA型为大气自身的固有模态,由于其主体结构位于中纬度地区并呈纬向分布,其信号往往会受到北半球环状模(NAM)的影响,从而在大气中的表现并不十分显著,然而在剔除NAM信号之后,遥相关结构则较为显著。通过对波源异常的诊断和波动传播特征的分析,发现西南欧洲和地中海地区为冬季SEA遥相关型的波源异常关键区,此区域对流层高层的辐散强迫对SEA遥相关型的形成具有重要作用。
2.在年际时间尺度上明确了冬季SEA遥相关型对同期降水的影响。分析了冬季SEA型对同期我国西南地区和东部地区降水的影响,指出冬季SEA型通过影响对流层低层的南支槽强度从而影响西南地区的降水,同时SEA型对冬季东亚西风急流存在影响,从而影响我国东部地区局地次级环流以及垂直运动异常,并进一步影响东部地区降水。
3、发现了冬季NAO与SEA遥相关型的不对称关系,阐明了NAO与SEA遥相关型的不对称关系是导致冬季NAO与西南降水不对称关系的原因。冬季NAO负位相与SEA遥相关型存在显著的正相关关系,而冬季NAO正位相与SEA型的关系并不显著。通过对NAO正、负位相时期对流层高层的辐散异常和波动传播异常的不对称特征的分析,解释了不对称现象的产生原因。根据冬季NAO与SEA型的不对称关系,进一步发现SEA型可以作为联系冬季NAO与我国西南地区降水关系的纽带,冬季NAO与SEA遥相关型的不对称关系为导致NAO与西南地区降水的不对称关系的主要原因。
4、阐明了初秋(9月)AEA遥相关型在联系夏季NAO与初秋华中地区降水的纽带作用。初秋北大西洋和欧亚大陆中高纬度地区同样存在AEA遥相关型结构并对同期华中地区降水存在影响。前期夏季的NAO可以通过北大西洋三极子海温异常以及AEA遥相关型的作用影响初秋华中地区降水,并通过“海气耦合桥”理论对夏季NAO影响初秋华中降水的机理进行了分析。