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我国学者在北半球夏季高温成因研究方面取得新进展

2019年12月02日 15:13  点击:[]

在国家自然科学基金重点项目(批准号:41731173)等资助下,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室王春在研究员团队在北半球夏季高温成因方面取得重要进展。相关成果以“Hot Summers in the Northern Hemisphere”(北半球夏季高温)为题,于2019年9月11日在Geophysical Research Letters(《地球物理研究快报》)上发表。论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019GL084219。

近年来,北半球夏季极端高温事件频发,带来重大的经济损失和人员伤亡。前期研究通常认为,北半球夏季气温受温室效应、厄尔尼诺-南方涛动、北大西洋涛动等因素影响。然而,在厄尔尼诺-南方涛动事件与北大西洋涛动事件缺席的情况下,2017年夏季和2018年夏季的北半球仍出现极端高温,并且表面气温呈现出空间分布差异的特征。这对北半球夏季高温的成因机制研究提出了新挑战。

该研究利用遥相关性图的方法分析了北半球夏季500hPa位势高度,发现和定义了北半球夏季7种主要的大气环流型,即北大西洋型、欧洲型、东大西洋型、西大西洋型、楚科奇海-北美型、北极-北美型和波弗特海-西伯利亚型。基于这7种大气环流型和全球变暖信号,采用逐步回归方法,成功重建了与观测一致的夏季北半球表面气温异常的空间分布。分析表明,由大气环流型引起的气候自然变率和全球变暖共同造成了北半球的夏季高温,其中气候自然变率的贡献与全球变暖的贡献相当、甚至更大。进一步分析发现,对7种大气环流型的准确预测,有助于提高对北半球夏季高温分布的预报能力。该研究有力推动了北半球夏季高温和大气环流型的研究发展,并为北半球夏季的高温预报提供了新思路。

利用该研究结果,可以成功解释2019年北半球的夏季高温。作为1950以来最热的夏季(图1),2019夏季欧洲南部地区和西伯利亚地区的气温都较往年显著偏高,甚至打破历史记录。计算发现,2019年夏季北大西洋型和波弗特海-西伯利亚型均处于正位相。前者对于欧洲南部夏季高温有贡献,后者对西伯利亚的夏季高温起作用(图2)。这也进一步验证了研究所定义的大气环流型用于解释北半球夏季高温的有效性,体现了其很强的科学意义和应用前景。

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