全球变暖将导致西太副高增强还是减弱?
西太副高是决定东亚夏季副热带雨带和西北太平洋台风路径的关键环流系统。1970年代末东亚夏季雨带的年代际转型在很大程度上受到了西太副高的影响。在人为温室气体排放的强迫下,全球气温在升高的同时大尺度大气环流也正在发生微妙的变化。然而目前尚不清楚全球变暖如何影响西太副高的强度。针对全球变暖对西太副高的影响,我所季风团队与中国科学院大气物理研究展开了合作研究。

西太副高是决定东亚夏季副热带雨带和西北太平洋台风路径的关键环流系统。1970年代末东亚夏季雨带的年代际转型在很大程度上受到了西太副高的影响。在人为温室气体排放的强迫下,全球气温在升高的同时大尺度大气环流也正在发生微妙的变化。然而目前尚不清楚全球变暖如何影响西太副高的强度。针对全球变暖对西太副高的影响,我所季风团队与中国科学院大气物理研究展开了合作研究。

CMIP5模式对多个环流指标的预估结果一致显示,夏季对流层中层的西太副高随着变暖而明显减弱东退(图1),伴随着东亚副热带雨带的向东扩展。西太副高环流的减弱主要来自其北侧西风减弱的贡献,而太平洋信风减弱的贡献较小(图2a)。增暖幅度的空间差异可以很好地解释对流层中层西太副高的减弱。在副高南侧,由于赤道波动的“搅拌”作用,增暖幅度在水平方向上较为均匀;而在西太副高北侧,纬度越高增暖越强,导致对流层南暖北冷的经向温度梯度削弱(图2b)。根据热成风原理,副高北侧的对流层中层西风显著削弱,进而使西太副高的反气旋环流减弱。上述成果发表于Scientific Reports。

与对流层中层不同的是,多模式集合平均预估的对流层低层西太副高强度变化接近于0,并且预估结果的模式间差异很大。针对模式间差异的诊断分析和数值试验表明,对流层低层西太副高的变化取决于热带印度洋和热带太平洋的相对增暖幅度。热带印度洋增暖幅度大于(小于)热带太平洋的模式倾向于预估低层西太副高增强(减弱)。上述成果发表于Journal of Climate。

值得注意的是,全球变暖导致的位势高度整体抬升是空气热力膨胀的结果,并不意味着高压增强、低压减弱。事实上,环流决定于位势高度的梯度,而非位势高度本身。在变暖背景下,采用涡动位势高度衡量西太副高的强度更为合理。

 

文章信息:

He C, Zhou T, Lin A, Wu B, Gu D, Li C, Zheng B (2015) Enhanced or Weakened Western North Pacific Subtropical High under Global Warming? Scientific Reports. doi:10.1038/srep16771

 

He C, Zhou T (2015) Responses of the Western North Pacific Subtropical High to Global Warming under RCP4.5 and RCP8.5 Scenarios Projected by 33 CMIP5 Models: The Dominance of Tropical Indian Ocean–Tropical Western Pacific SST Gradient. J Climate, 28 (1):365-380. doi:10.1175/jcli-d-13-00494.1

 

文章链接:

http://www.nature.com/articles/srep16771

http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JCLI-D-13-00494.1

 

图1相对于历史气候模拟试验的20世纪后半叶,RCP8.5试验的21世纪后半叶预估的西北太平洋500hPa位势高度(填色)、风场(矢量)变化。打点区域表示预估的风场变化达到了75%的模式间一致性。蓝色实线和蓝色虚线分别表示历史气候模拟试验中涡动位势高度和涡动流函数的零线,红色实线和红色虚线分别表示RCP8.5试验中涡动位势高度和涡动流函数的零线。

 

图2 西北太平洋120-180平均的纬向风(左图)和温度(右图)变化量的纬度—高度剖面。左图中黑色实现是信风与西风的交界面,表示西太副高脊面;网格线表示模式间一致性超过75%。右图中黑色等值线为气候态等温线;由于所有区域的温度的上升均超过了75%的模式间一致性,故省略了白色网格线。

作者:www.itmm.gov.cn   编辑:www.itmm.gov.cn   来源:www.itmm.gov.cn   时间:2015/11/30 10:05:08   点击率:12638