北極放大的關鍵區反饋機理及其對東亞氣候的影響

《北極放大的關鍵區反饋機理及其對東亞氣候的影響》是依託中國海洋大學，由黃菲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：北極放大的關鍵區反饋機理及其對東亞氣候的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃菲
• 依託單位：中國海洋大學

中文摘要

近幾十年來隨著全球變暖北極海冰快速融化引起的北極對氣候的放大效應，是全球變化的熱點科學問題之一，特別是從上世紀九十年代末以來出現的全球變暖停滯，以及世界範圍極端氣候事件頻發，使得人們更加關注北極變化對氣候的貢獻。雖然北極放大在對未來氣候預測的數值模擬中均顯著出現，但實際觀測中卻表現出區域和資料的差異性，引起不少爭論，歸根到底是對北極放大的機理缺乏本質的理解。目前對北極放大有貢獻的主要有地表反照率反饋、溫度反饋、雲反饋、水汽反饋以及海洋和大氣熱量輸送幾種機理，但哪種貢獻占優仍眾說紛紜。分析表明，北極放大與全球變暖停滯並不同步，且空間不均一，不同季節主要的反饋機制也不同，基於此，本項目將從尋找全球變暖不同背景下北極放大的關鍵區特徵出發，系統地分析北極放大關鍵區不同季節的反饋過程，進而揭示這種關鍵區異常加熱對中緯度羅斯貝波變異的可能影響，闡明其對東亞大槽變化和東亞氣候的可能影響和機理。

結題摘要

本項目從尋找全球變暖不同背景下北極放大的關鍵區特徵出發，系統分析了北極放大關鍵區不同季節的反饋過程，進而揭示這些關鍵區異常加熱對對東亞大槽變化和東亞氣候的可能影響。主要研究成果有：（1）北極放大因子的不同時空尺度特徵。構建了一個能較好地反映北極放大時空差異的新的北極放大指數，且該指數清晰地反映了21世紀初以來北極所發生的秋季最顯著的加速增溫放大現象。該指數的優點是可以更詳細地研究北極放大的不同時間尺度特徵。發現了北極放大在全球變暖和變暖減緩停滯前後兩個時段也存在顯著的年代際變化特徵，及其與北極濤動之間關係的年代際轉型特徵。（2）各種反饋機制對北極放大的影響。確定了不同季節不同年代北極放大-海冰耦合的關鍵區，冬春季節的關鍵區主要位於巴倫支海-喀拉海大西洋扇區，隨後夏秋季節關鍵區逐漸沿逆時針方向擴展到太平洋扇區的波弗特海；進入全球變暖停滯階段後，北極海冰範圍快速融化，且在2007年之後海凍的加速融化向北極中央區擴張，北極中央區成為新世紀的耦合反饋關鍵區。夏秋季節的北冰洋海區仍然以海冰反照率正反饋為主，冬季則主要以溫度直減率反饋為主，春季北歐海區由於超強氣旋的增多而引起的低雲減少-中高雲增加所導致的雲輻射反饋作用加大，春、秋季節北極海冰在融冰期和結冰期的動力、熱力反饋的接力作用形成了一種新的影響北極放大的機制。（3）北極放大對東亞氣候的影響。發現巴倫支海-喀拉海的海-冰-氣耦合反饋對中國極端乾旱幾個主模態中的秋冬春三季連旱、秋-冬季反位相、冬-春季反位相模態都有一定的貢獻，並可以為東亞初夏副熱帶鋒面降水的預報提供長時效預報因子；秋冬季該關鍵海區海凍的融化還可以通過影響北極濤動核心區的源匯強迫，進而影響中國的倒春寒的發生；夏季東西伯利亞海和波弗特海的海冰融化也是北極放大的關鍵區，其變化對秋季西北太平洋熱帶氣旋強度ACE（累積氣旋能量）的預報有不可忽視的作用。