【摘 要】
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自工业化以来CO2排放一直呈现出升高的状态,排放升高后不仅使得全球变暖,也会对大气环流以及气候异常造成影响。ENSO(El Ni(?)o-Southern Oscillation),即厄尔尼诺-南方涛动现象,是全球海洋和大气相互作用最强的信号,可以通过遥相关响应引起全球范围的气候异常。排放升高很可能对强东部型(EP型)El Ni(?)o事件造成影响,由此导致全球范围的降水异常变化。本文利用耦合模式
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“两类 ENSO 的动力学定量诊断及与年循环相互作用机制研究”(编号:41975094,2020-2023 年); 国家重点研发计划“重大自然灾害监测预警与防范”专项“东亚季风气候年际预测理论与方法研究”项目之第四课题“面向东亚气候年际预测的动力模式改进和同化方法研究”(编号:2018YFC1506004,2018.12-2021.11
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自工业化以来CO2排放一直呈现出升高的状态,排放升高后不仅使得全球变暖,也会对大气环流以及气候异常造成影响。ENSO(El Ni(?)o-Southern Oscillation),即厄尔尼诺-南方涛动现象,是全球海洋和大气相互作用最强的信号,可以通过遥相关响应引起全球范围的气候异常。排放升高很可能对强东部型(EP型)El Ni(?)o事件造成影响,由此导致全球范围的降水异常变化。本文利用耦合模式比较计划CMIP5和CMIP6,以及云反馈模式比较计划(CFMIP)下的一组大气环流模式试验,探讨了不同排放情景下强东部型El Ni(?)o事件的变化特征,对高排放情景下强东部型事件中的全球降水异常变化特征进行了分析,在不同排放情景下探讨了东亚地区降水异常变化特点,并且重点讨论了高排放情景下引起东亚地区降水异常变化的相关机制,最后将降水异常变化与降水气候态变化相联系,分析了高排放情景下强东部型El Ni(?)o事件对降水异常偏度的不同贡献作用。本文主要得到以下结论:一、CMIP5和CMIP6中大部分模式对于强东部型El Ni(?)o事件特征,以及强东部型El Ni(?)o事件影响下的全球大部分地区降水异常模拟效果较好,但是CMIP6对东亚地区夏季降水异常模拟结果与观测结果差异较大。从不同排放情景下来看,强东部型El Ni(?)o事件的频数和变率都随着排放升高而变大。二、在高排放情景下,全球大部分地区降水异常标准差变大,降水可能将变得更加不稳定。在强东部型事件影响下,CMIP5和CMIP6两种数据集都显示大部分低纬地区降水异常特征更为明显,但是东亚地区降水异常变化特征更为复杂。冬季长江流域以北地区降水异常随着排放升高有增多趋势,而华南地区随着排放升高降水异常减少更明显。在夏季,CMIP5和CMIP6结果差异较大,但是都显示出江淮流域以北地区降水异常随着排放升高有减少趋势。在高排放情景下降水异常变化的逐月演变结果中发现,在12月至次年3月长江流域以北地区降水为正异常变化,而华南地区为负,在次年4月至8月降水异常变化分布型呈现出与前期相反的分布特征。可以看出,在高排放情景下,冬季长江流域以北地区降水异常增多,而华南地区降水异常减少;夏季则表现为华南地区降水异常增多特征更为明显。三、在高排放情景下,对引起东亚地区降水异常变化的机制进行分析发现,在冬季华南地区低层为反气旋式环流异常,并且东亚冬季风异常减弱,而长江流域以北地区为气旋式环流异常。热带西太平洋一直向北至华南地区对流有所减弱,这可能与高排放情景下冬季热带西太平洋地区海温异常降低有关,由此不利于华南地区的降水生成。从水汽收支异常变化贡献情况来看,高排放情景下强东部型El Ni(?)o事件导致的水平环流异常变化对长江流域以北地区降水异常增多贡献最大,而垂直环流异常变化对华南地区降水异常减少贡献最大。对冬季C-mode相关环流进行分析发现,ENSO自身影响主要造成东亚东部大部分地区降水为正异常,而C-mode主要使得华南大部分地区降水为负异常变化,故ENSO自身以及C-mode共同影响造成东亚地区降水异常的南北相反分布。对于夏季,低层风场异常变化显示华南地区为气旋式环流异常,长江流域以北地区为反气旋式环流异常,相比于historical试验副高中心有所南移,很可能是由于赤道地区海表面温度大范围的异常降低导致赤道地区对流减弱,而在菲律宾以北一直到东亚南部地区对流增强,从而进一步对副热带高压的下沉气流位置以及强度造成影响,并且导致东亚-太平洋型遥相关(EAP型)环流异常,造成东亚南部偏涝江淮流域偏旱的结果。夏季水汽收支异常贡献不同于冬季,结果显示高排放情景下强东部型El Ni(?)o事件中的水汽异常变化对华南降水异常增多贡献最大。四、通过对高、低排放情景下强东部型El Ni(?)o事件对降水异常偏度的不同贡献进行对比发现,高排放情景下强东部型事件对冬季长江流域以北地区正偏贡献比historical试验大,在夏季,对华南地区降水正偏贡献比historical试验大,即强东部型事件更容易导致这些区域的降水正异常变化。通过CMIP5数据以及来自于CFMIP-3下的一组大气环流模式试验,发现高排放情景很可能导致海温异常变化呈现出厄尔尼诺型的空间分布,并且这样的海温异常造成的降水变化分布与强东部型事件影响下降水异常变化分布相似,进一步验证在高排放情景下强东部型El Ni(?)o事件可能对降水的气候态变化造成影响。
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