20世纪90年代之后热带外海洋增暖与冬季北极海冰面积之关系

【摘要】：1.引言近年来,尽管北极涛动没有明显的正、负位相变化(Lindsay and Zhang,2005),同时,20世纪90年代末之后冬季全球变暖停滞(IPCC,2013),但是北极海冰面积(ASIC)仍持续减少。早期研究表明,大气环流的变化,来自大西洋或者太平洋的海洋热传输,局地辐射过程,以及通过弗拉姆海峡的海冰运输,都可能导致在年际尺度上ASIC的变化(Gao et al.,2015)。因为向极输送的热量和水汽通量在一定程度上可以驱动ASIC(Ukita et al.,2007;Yoo et al.,2014),远程强迫(例如,北半球热带外海表增暖)可能导致北极变暖以及海冰减少。我们注意到海表温度(SST)在热带太平洋中东部有明显的变冷趋势,而在北太平洋和北大西洋热带外地区有明显的变暖趋势(Wu et al.,2012)。因此,本文旨在探讨热带外海表温度(ET-SST)和ASIC变化的潜在联系,并分析其中的可能机制。2.研究数据和方法本文所用的数据包括:(1)ERA-interim和(2)NCEP1再分析大气环流资料;(3)NOAA SST资料;(4)Had ISST1海冰密集度资料。E-P(Eliassen-Palm)通量的计算方法采用Andrewes et al.(1987)的定义。分析之前,所有数据均已去除线性趋势。3.主要结论 1994-2013年冬季ET-SST和ASIC存在显著的正相关关系(R=0.5)。相对于一个ET-SST PC1正(负)标准差,巴伦支-喀拉海和哈德逊湾(巴芬湾和白令海)海冰面积减少(增加)100-400 km2。这一关系的维持可能是由于热带外海洋增暖对极涡的影响。当ET-SST处于正位相(异常偏暖)时,对流层顶极涡异常偏冷、加强。4.可能机制北太平洋和北大西洋中纬度海温正异常(40°N附近)使得行星波向赤道的传播加强,同时高纬度海温负异常使得对流层低层行星波向平流层的传播减弱。前者表明向极地的经向扰动动量通量加强,后者表明向极地的扰动热量通量减弱,这有利于对流层高层极夜急流和极涡的加强。因此,气旋性环流异常出现在北极东部地区,通过平均经向热通量输送,改变ASIC。5.讨论本文还探讨了ET-SST和ASIC相关关系长期变化的可能原因。ET-SST和ASIC之关系的长期变化与ET-SST模态的低频变率有关。我们认为ET-SST的暖位相导致了冬季ASIC的减少。 【作者单位】：中国科学院大气物理研究所
【关键词】：热带外海表温度 北极海冰面积 Rossby波
【基金】：国家自然科学基金(41210007和41130103) 公益性行业(气象)科研专项(GYHY201306026) 欧盟第七框架计划(FP7 2007-2013)下通过NACLIM项目(308299)
【分类号】：P732;P731.15
【正文快照】： 图1 1994-2013年12-2月(a)北极海冰面积(ASIC)和(b)热带外海温(ET-SST)EOF1模态;(c)标准化的ASIC(黑线)和ET-SST(蓝线)PC-1;(d)标准化的ASIC PC-1(黑线),巴伦支-喀拉海海冰面积(蓝线)和白令海海冰面积(红线)Figure 1(a)Arctic sea ice cover(ASIC)and(b)extra-tropical SST(ET

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