热带印度洋—太平洋海盆增暖在1980年代以来东亚夏季风年代际减弱中的作用

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针对东亚夏季风年代际减弱的问题,本文从大气热源异常和热带印度洋-太平洋海盆(以下简称热带印太海盆)增暖所造成的大气热源异常入手,研究热带印太海盆不同区域增暖在其中的作用及其影响机制。首先利用再分析资料进行观测分析得出东亚夏季风年代际变率下大气环流场和温度场的分布特征和配置结构,同时根据倒算法计算四维大气热源场,通过统计的方法诊断出大气热源年代际异常的时空分布特征,然后利用线性斜压模式揭示大气热源年代际异常和大气环流异常之间的配置关系,最后利用大气环流模式设计运行数值试验研究热带印太海盆不同区域增暖影响东亚夏季风年代际减弱的机制,其主要结论如下:  (1)上世纪八十年代以来,东亚夏季风发生了年代际减弱,东亚季风区夏季大气热源场也伴随发生了显著的年代际变化。  1980年代以来,菲律宾海附近、赤道中东太平洋、赤道印度洋及长江流域出现了大气热源异常,中国西南地区、印度半岛、澳大利亚北侧存在大气热汇异常。1980年代以来,赤道中东太平洋和印度洋的大气热源异常不仅出现在夏季,而且是常年存在的。伴随着这些大气热源变化,东亚夏季风也发生了相应的变化,主要表现为东亚夏季风经圈环流减弱,即东亚大陆表层出现北风异常,高层出现西南风异常。东亚大陆与热带大洋的经向热力梯度减弱。同时,海温场也发生了相应的改变,主要表现为PDO模态,即热带太平洋和热带印度洋增暖,北太平洋海温降低。  (2)东亚夏季风年代际减弱直接与菲律宾海附近的大气热源异常、中国西南地区大气热汇异常相联系。而赤道中东太平洋的大气热源异常的存在有利于菲律宾海附近的大气热源异常产生,赤道印度洋的大气热源异常的存在抑制了菲律宾海附近的大气热源异常产生。  为了了解大气热源异常的作用,利用模式发现,与东亚夏季风年代际减弱联系最为密切的大气热源异常为菲律宾海附近的大气热源异常和中国西南地区的大气热汇异常。它们的存在有利于菲律宾海表层产生气旋式风场异常,中国西南地区低层产生辐散反气旋式风场异常,则减弱了东亚大陆表面南风。其中,菲律宾海附近低层的气旋异常可以通过临近大气热源异常的存在、激发Mastuno-Gill型响应而产生,其中中国西南地区的大气热汇异常以及赤道中东太平洋的大气热源异常有利于菲律宾海附近表层产生气旋风场异常,并通过湿过程反馈造成菲律宾海附近的大气热源异常的产生。赤道印度洋的大气热源异常的作用相反。  (3)热带太平洋海盆年代际增暖有利于菲律宾海附近大气热源异常的产生,减弱了东亚夏季风;热带印度洋海盆年代际增暖抑制了菲律宾海附近的大气热源异常的产生,增强了东亚夏季风;热带太平洋增暖在东亚夏季风年代际减弱中起主导作用。  1980年代以来,太平洋年代际振荡(PDO)处于暖位相,热带太平洋和热带印度洋普遍增暖。热带西太平洋增暖,有利于在表层产生气旋风场异常,激发局地对流引发降水,降水造成的大气热源异常使得表层气旋风场异常再次增强并维持,减弱了东亚大陆表层南风,在年代际尺度上减弱了东亚夏季风。热带中东太平洋增暖,有利于在赤道中东太平洋低层产生辐合异常,在局地尤其是在日界线偏西地区引发显著的对流降水,在降水的西侧表面出现气旋式风场,该气旋式风场向西延伸到菲律宾海和孟加拉湾地区,引发这些地区的降水异常,降水异常有利于再次增强这些地区表层的气旋异常,减弱了东亚夏季风。热带印度洋增暖,首先在赤道印度洋表层产生气旋式风场异常,引发降水,产生Gill型响应。在强大的亚洲季风背景的影响下,赤道印度洋地区降水异常带来的潜热异常引发了孟加拉湾和菲律宾海附近低层反气旋异常,抑制了这些地区的对流性降水,部分抵消了热带太平洋增暖在菲律宾海附近产生的大气热源异常,增强了低层的反气旋异常和东亚大陆表层的南风异常,在年代际尺度上起增强东亚夏季风的作用。热带印太海盆增暖,通过局地海温强迫和湿过程反馈,影响菲律宾海附近的大气热源异常,从而影响东亚夏季风。
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