北半球春季海陆间大气质量迁移规律及其对气候异常的影响

摘要

利用1979-2013年NCEP/NCAR月平均再分析资料及NOAA研究中心的CMAP(CPC Merged Analysis of Precipitation)月平均降水资料，采用相关分析、线性回归、合成分析等方法诊断分析了北半球春季海陆间大气质量迁移规律，在此基础上，通过定义海陆间大气质量迁移指数IMAMLO(MAMLO，Migrationof Atmospheric Mass over Regions between Lands and Oceans)，重点讨论了春季欧亚-北太平洋、太平洋-北美上空大气质量迁移的年际变化规律及其与同期欧亚、北美气候异常的联系;同时按照两遥相关指数的不同配置对比分析了大气质量环流的不同特征及其对欧亚、北美气候的不同影响。得到以下主要结论:
　　(1)欧亚-北太平洋遥相关型在中高纬为纬向分布，此不同于AO的经向分布特点。春季MAMLO-EP(Migration of Atmospheric Mass over Regionsbetween Eurasia and North Pacific)指数具有显著的年际和年代际变化特征。垂直环流和来自西欧大陆的Rossby波动传播对欧亚-北太平洋间大气质量迁移具有重要作用，将西北太平洋地区的大气质量变动与欧亚大陆上空的变动联系了起来。IMAMLO-EP与春季同期降水及地表气温异常关系密切。IMAMLO-EP为正时，东亚以北地区、鄂霍次克海西岸以及西欧沿岸降水显著减少，欧亚西部及我国华北地区降水显著增加。850hPa上受异常环流控制，欧亚大陆北部地表显著增温，西伯利亚以东、我国东北、华北-江淮地区及韩国、日本南部地表显著降温。西欧-我国西北部分地区大面积显著降温现象与异常偏北气流影响有关。
　　(2)大气质量变化在副热带太平洋和北美大陆上空表现为“跷跷板”分布。春季MAMLO-PA(Migration of Atmospheric Mass over Regions between NorthPacific and North America)指数除存在弱的上升趋势外还具有显著的2-4年振荡周期及明显的年代际变化特征。大气质量流水平空间分布以及副热带东太平洋区域的扰源将扰动能量向北美地区的输送均显示太平洋和北美上空存在联系。IMAMLO-PA偏高时引起美国、墨西哥以及拉布拉多高原等地降水显著增加，加拿大中部降水显著减少。异常偏北气流将大气质量往南输送造成北美大面积气温异常偏低，而东太平洋异常气旋性环流对北美西侧沿岸有增温增湿作用。MAMLO-PA遥相关型有别于太平洋北美型（PNA型），两者间存在不显著的弱的正相关，且它们的空间分布和形成机制均有显著差别。
　　(3)IMAMLO-EP和IMAMLO-PA相互独立，其相关系数仅为0.03。按照两指数不同位相分为四种配置:++、--、+-以及-+。在不同位相配置下大气质量流、波动运动、降水、地表气温以及非绝热加热的空间分布都有所不同。北太平洋是欧亚和北美大陆之间的纽带，通过北太平洋上空波扰能量的辐合和向外频散将两个大陆上空的大气环流变化联系了起来。指数同为正位相时，亚洲西部、我国东部沿海地区、北美墨西哥地区的加热场结构显示除了潜热加热外，辐射和地表感热潜热输送加强，大气柱加热，对流活动的加强，对应降水异常增加。而贝加尔湖、阿拉斯加、哈得孙湾沿岸平原的加热场结构则相反，对应降水异常减少。受异常环流控制，亚洲西部、北美中部地表气温异常偏低，西伯利亚、堪察加半岛-阿拉斯加地区异常升温。当MAMLO-EP为正位相，MAMLO-PA为负位相时，墨西哥地区大气冷却下沉，降水异常偏少。欧亚大陆为显著的带状低温区，北美大部分地区出现异常增温。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 大气低频变化及遥相关

1．2．2 ENSO与IOD

1．2．3 亚洲季风

1．2．4 南北半球相互作用

1．2．5 与我国气候异常的联系

1．3 问题的提出

1．4 研究内容

第二章 资料与方法

2．1 资料说明

2．2 方法说明

2．2．1 北半球地表气压距平和大气质量迁移指数的计算

2．2．3 线性倾向估计

2．2．4 合成分析

2．2．5 质量平均的大气质量流

2．2．6 波作用通量的计算

2．2．7 整层水汽通量及其散度的计算

2．2．8 风场旋转分量和辐散分量的计算

2．2．9 大气热源的计算

第三章 春季欧亚-北太平洋上空大气质量迁移规律及其对欧亚同期气候异常的可能影响

3．1 春季欧亚-北太平洋间大气质量迁移年际变化特征与典型年份选取

3．1．1 春季欧亚-北太平洋上空大气质量迁移指数的定义

3．1．2 指数的年际变化特征及典型年份的选取

3．2 春季MAMLO-EP典型正／负异常年环流异常

3．2．1 大气质量流异常特征

3．2．2 垂直环流异常特征

3．2．3 波作用通量

3．3 春季MAMLO-EP指数与欧亚同期气候异常

3．3．1 与春季降水的联系

3．3．2 与春季地表气温的联系

3．4 小结

第四章 春季太平洋-北美上空大气质量迁移规律对北美气候的影响及其与PNA的关系

4．1 春季太平洋-北美间大气质量迁移年际变化特征

4．1．1 春季太平洋-北美气压变化关联与MAMLO指数定义

4．1．2 春季太平洋-北美上空大气质量迁移变化规律及典型年份的选取

4．2 春季MAMLO-PA典型正／负异常年环流异常

4．2．1 大气质量流

4．2．2 波作用通量

4．3 春季MAMLO-PA指数对北美同期气候异常的可能影响

4．3．1 春季降水与MAMLO-PA的联系

4．3．2 春季地表气温与MAMLO-PA的联系

4．4 春季MAMLO-PA指数与PNA指数的联系

4．5 小结

第五章 春季欧亚-北太平洋与太平洋-北美上空MAMLO位置配置及其影响

5．1 春季MAMLO-EP与MAMLO-PA相关的遥相关型

5．2 春季MAMLO-EP与MAMLO-PA不同配置下环流异常特征

5．2．1 大气质量流

5．2．2 波作用通量

5．3 春季MAMLO-EP与MAMLO-PA不同位相配置对气候的共同影响

5．3．1 春季降水异常

5．3．2 春季地表气温异常

5．3．3 春季大气整层加热场异常

5．4 小结

第六章 总结与展望

6．1 主要结论

6．2 特色与创新

6．3 讨论与展望

参考文献

致谢

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