北半球绕极涡的变异、影响因子及其与我国气候异常的关系

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本文利用近50年NCEP/NCAR大气再分析资料、海冰资料和中国站点观测资料,通过选取特征等值线,定义了北半球绕极涡的总体面积指数和局地面积指数,分析了北半球绕极涡的总体变异特征和局地变异特征,并利用相关分析、SVD等统计方法研究了北半球绕极涡与北极涛动、北极海冰的关系,以及北半球绕极涡的变异与我国气候异常的关系。主要结论如下: 北半球绕极涡的总体面积变异表现为一致性的扩张或收缩变化特征,近50年来北半球绕极涡的总体面积具有收缩的趋势,这和全球增暖尤其是极地增暖有密切关系;叠加在这种趋势之上的既有年际变化又有年代际变化,主要周期大约是3~5年和8~12年;其局地变异主要表现出年际变化特征,尤其东亚大槽变化最为明显,欧洲浅槽次之,贝加尔湖区槽、脊交替也较频繁。 利用NCEP/NCAR再分析的SLP资料和海冰资料可以计算得到北极涛动指数和北极海冰面积指数,分析它们与北半球绕极涡的关系时发现,北极涛动指数与北半球绕极涡总体面积指数的同期相关超过99%信度检验,与绕极涡局地纬度异常的相关区域主要位于北美大槽和欧洲浅槽地区,与东亚大槽相关性不大;北极海冰与北半球绕极涡的关系则表现为冬、夏两季海冰面积指数与绕极涡总体面积指数相关较好,而北极海冰与绕极涡局地纬度异常的相关区域比较小,主要在三个槽区。 由于北半球绕极涡既有年际变化又有年代际变化,因此,研究绕极涡与我国气候的关系分时间尺度来考虑更合理。北半球绕极涡的总体面积变异与我国气候异常的关系主要体现在年代际时间尺度上。当北半球绕极涡总体一致性收缩时,冬季同期相关中我国大部分地区的气温都会随之升高,而降水偏多;夏季同期相关以及冬季绕极涡与夏季气候异常的滞后相关中东北、华北、西南和华南地区气温偏高,降水偏少,而长江流域气温偏低,降水偏多;反之亦然。北半球绕极涡的局地变异主要体现在西风带长波振幅的变异上,利用SVD分析方法可以揭示绕极涡的局地变异与我国气候异常的关系,结果表明,其与我国气候异常的联系主要表现在年际时间尺度上。绕极涡变异引起我国气候异常的原因可能在于高度场、风场和气压场的变化,其中高度场和风场的作用稍大。
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