北大西洋涛动(NAO)是北大西洋上空最重要的大气环流模态,有南、北两个中心节点。以往不少研究关注到冬季NAO北中心出现了显著东移,并且对欧亚气候产生了很大的影响;而普遍认为南中心没有这一现象。但事实真的如此吗?尹志聪教授和博士生宋晓蕾发现:后冬NAO的南节点在上世纪八九十年代发生高达20个经度的东移,这在以往季节平均的研究中被忽视了。关于NAO南节点年代际位移及其对欧亚气候影响的相关成果发表在国际期刊Geophysical Research Letters和Environmental Research Letters。
后冬NAO南节点在过去几十年表现出显著的“西-东-西”年代际位移(图1)。P1(1959−1979)和P3(2002−2022)时期NAO南节点位于北大西洋上空,而P2(1980−2001)时期NAO南节点经历了高达20个经度的东移,位于西欧上空。NAO南节点东移的同时伴随着北中心范围的向东扩张。
NAO和北大西洋三极型海温作为北大西洋大气和海洋中最重要的模态之一,二者显著的正相关受到广泛认可。然而,后冬NAO南节点的显著位移却导致二者相关性在后冬发生年代际变化(图2)。NAO南节点偏西时二者为非常显著的正相关,相关性超0.6。而NAO南节点偏东时,二者相关性几近消失,P2时期仅为0.17,NAO对海温的强迫作用转移至西欧沿岸。NAO南节点的显著位移导致北大西洋地区强海气相互作用从三极型转为西欧沿岸单极型。
此外,欧亚中纬度冬季气温的前后冬反转在近二十年变得更加频繁。反转事件的频繁发生与P3时期NAO南节点在后冬的年代际西移有关。后冬NAO南节点偏西时,北大西洋急流相对于前冬显著西退(图3)。北大西洋的暖湿空气无法向西欧输送。乌拉尔山阻高的发展使得冷空气在西伯利亚堆积导致西伯利亚高压与前冬发生反相变化,造成欧亚中纬度前后冬温度反转。
研究证实,后冬NAO南节点显著的年代际位移,一方面导致了NAO与北大西洋三极型海温的关系发生显著转变,另一方面也导致了亚洲中纬度前后冬温度反转频率的变化。
图1 P1(1959−1979)、P2(1980−2001)和P3(2002−2022)时期,后冬海平面气压的EOF第一模态(等值线)以及每年的NAO南节点位置(绿色圆圈)。
图2 1959−2022年,后冬NAO指数与北大西洋三极型海温之间的11年滑动相关(蓝色折线),其中蓝色打点表示通过95%的置信水平。柱状图表示在P1(灰色)、P2(橙色)和P3(蓝色)期间,NAO指数与各区域海温的相关性,相关性具体数值显示在柱状图顶部,黑色斜线表示通过95%置信水平。
图3 NAO南节点偏西导致欧亚中纬度温度反转的示意图。地表气温(近地面阴影)、海平面气压(近地面等值线)、200 hPa纬向风(上层阴影)和500 hPa位势高度(上层等值线)异常的合成。阴影和等值线表示通过90%和95%置信水平的部分,蓝色代表负值,红色代表正值。近地表箭头表示850 hPa风异常的方向,上层箭头表示500 hPa波活动通量传播的方向。绿框表示欧亚中纬度地区的位置。
文章信息:
Song, X. L., Yin, Z. C., Wang, H. J., 2024. Interdecadal Changes in the Links Between Late-winter NAO and North Atlantic Tripole SST and Possible Mechanism, Geophysical Research Letters, 51, e2024GL110138. doi: 10.1029/2024GL110138.
Song, X. L., Yin, Z. C., Zhang, Y. J., 2023. Subseasonal reversals of winter surface air temperature in mid-latitude Asia and the roles of westward-shift NAO, Environmental Research Letters, 18: 034018. doi: 10.1088/1748-9326/acb787.