大气所揭露夏日欧亚大陆增温在南美洲和西南亚

作者: 数理科学  发布:2019-10-03

一出门就被曝晒,逛个街手机能被烤化,夏季到来,生活在北方的人们,这两天已经见识到了炙热的力量。“夏天真的是越来越热,还让不让人活了。”有网友吐槽。吐槽归吐槽,有专家此前已经郑重预言:这样的夏季高温可能会一年更比一年严重!

全球温度呈现显著的增暖趋势。据世界气象组织统计,2011–2015年全球平均地表温度高出1961–1990年0.57℃。这种显著增暖无疑为夏季高温提供了有利的气候背景,对极端高温事件的发生和发展无异于火上浇油。据统计,2001–2010年间由高温导致的死亡人数相对于1991–2000年增长了23倍。

对于多数厄尔尼诺事件而言,它们在北半球春夏季萌生,到冬季达到顶峰后,在第二年春夏季的光华中消亡。但今年的厄尔尼诺事件,在繁华竞放之时孤负这一定律,并很可能将在未来数月继续发展。或许这在观测史中都是寥寥无几,难以参考;不仅是赤道太平洋,包括其他大洋的变幻,破碎中沉浮的北极海冰,青藏高原迎春的烟雪,这些都指向了一个复杂的春夏环流,混沌迷雾中的风云变幻,会给我国的天气造成何种影响?

“都是全球变暖惹的祸。”记者身边的一位朋友见怪不怪,这也是众所周知的一个原因。而鲜为人知的是,“除此之外,这些极端天气事件的幕后大BOSS还少不了最近的一个新网红——‘丝绸之路遥相关’。”近日,中国科学院大气物理研究所洪晓玮博士、陆日宇研究员和李双林研究员发表在《大气科学进展》的封面文章称。

而这种增暖趋势在北半球尤其是中高纬地区显得尤为突出,例如,2003年的欧洲热浪导致5万余人丧生;2010年夏季俄罗斯多地最高气温都达到40℃以上,相对于其常年平均的23℃高出了将近20℃,造成至少1.5万人死亡,并导致150亿美元的经济损失;同年,我国最北部的漠河县也创下日最高气温39.3℃的历史记录。我国东北地区是全国重要的商品粮生产基地,近来东北耕地面积增加了30%以上,这与1990s以来东北地区温度升高、夏季变长不无关系。

1.1 海洋传说

空间距离远,气象要素却明显关联

在全球增暖的背景下,不同地区的增温幅度却有着非常大的差异。为何会有这样的差异?这一问题是当今气候变化研究的热点之一。

1.1.1 ENSO

“所谓的‘遥相关’,在气象上指的是空间距离很远的两个地方在气象要素(例如温度、降水、环流等)上存在明显关联的现象。”5月22日,洪晓玮在接受科技日报记者采访时说,顾名思义,丝绸之路遥相关指的就是沿着丝绸之路的一个遥相关型。

中国科学院大气物理研究所最近的研究(Hong et al. 2017)表明,欧亚大陆夏季增温突出表现在欧洲和东北亚地区,而其产生的原因可能为:北大西洋多年代际振荡通过丝绸之路遥相关引起这种区域性增暖。所谓丝绸之路遥相关,是中纬度对流层高层沿亚洲急流传播的一种波列。结果表明,丝绸之路遥相关存在很强的年代际变化,其年代际部分解释方差达到了约30%。

自2018年春季中等强度的拉尼娜事件结束后,赤道中东太平洋开始了逐渐增暖的过程,至夏季除南美沿岸外表层海温距平均已转为正值。而自秋季起,赤道中东太平洋出现了进一步的增暖,至当前已接近厄尔尼诺事件阈值,而NOAA与NCC等部分机构已经宣布一次厄尔尼诺事件形成。

洪晓玮介绍,具体来讲,其是气象上位于北半球中纬度地区的对流层高层、在夏季经常出现的一个大气环流异常型态。这个夏季的遥相关型表现为大气对流层高层、从中纬度的欧亚大陆西部向东一直到东亚地区,南/北风异常交错分布。这样交错分布的环流异常也引发下垫面交错分布的冷/暖异常和降水异常偏多/偏少。

由于北大西洋多年代际振荡存在65–80年的长周期,目前正处于暖位相,因此可以推测:在未来十几年,欧洲和东北亚夏季将继续呈现明显的增暖趋势。这将对这些地区的生态环境、农业、人类生活等方面产生重要的影响。

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异常是指某一年相对于常年气候态的情况。“这些异常基本都位于北纬25°—60°之间,每个南风异常的区域沿东西方向大约为30个经度。该形态空间范围大、所经区域与古丝绸之路相似,‘丝绸之路遥相关’的名字也由此得来。”洪晓玮说。

论文信息:Hong X, R Lu, and S Li 2017, Amplified summer warming in Europe-West Asia and Northeast Asia after the mid-1990s, Environ. Res. Lett.

图1:2018年12月-2019年2月的海温距平

上世纪90年代中期以来,不只我国,北半球多个地区都出现了夏季异常高温、极端热事件频发的现象。根据美国国家海洋和大气管理局的最新统计数据,进入21世纪以来的十多年,有一半以上的年份成功上榜有观测记录以来全球平均温度排行榜前十名。而这种增温在北半球夏季尤为突出。除了著名的2003年欧洲热浪和2010年俄罗斯热浪,近年来东北亚多个地区也创下夏季高温的新纪录,例如,2017年7月是我国和蒙古有记录以来最热的一年。

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当前的赤道中东太平洋暖事件很有独特之处。首先从空间上而言,本次在整个赤道中东太平洋海表都有显着增暖,但最大增暖中心偏向日界线附近的中太平洋,可以说兼有中部型和东部型厄尔尼诺事件的特征,突出表现为前者。而在事件的时间演变上更是特殊:通常而言,ENSO事件表现为显着的锁相特征,即通常为夏季发展,在北半球冬季达到事件顶峰,而在次年春夏季衰减;但是本次事件在夏末到秋季发展,冬季并未出现着的顶峰,而至今仍有继续增强的趋势,可以说是反锁相特征的一次事件。

因此,有专家表示,丝绸之路遥相关对沿途地区的局地温度和降水异常都有重要影响,进而激发了与其相关的诸多研究。

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在当前的大气响应方面,从过去一年的热带太平洋海温与850hPa纬向风场异常的时间序列看,在北半球夏季之后,整个赤道中东太平洋开始了明显增暖,但最大增暖区域始终稳定在日界线附近的中太平洋区;而自北半球秋季起,日界线西侧也开始稳定出现异常赤道西风,表明日界线附近的赤道中太平洋开始出现稳定低空异常辐合,这一点在进入冬季后更加明显;而从冬季的200hPa势函数看,全球热带区域准定常波已经呈现显着的2波型,包括最强烈的异常上升支则正位于日界线西侧附近,表明热带太平洋地区的Walker环流已经响应赤道中太平洋的显着增暖而稍有东移。而这样的热带地区大气响应,也通过热带对流活动的潜热加热与激发遥相关波列,影响到热带外区域的环流。在过去的冬季,东亚地区最为典型的响应便是副热带西北太平洋的反气旋异常,位于反气旋西北侧的我国南方大部地区出现了显着的低空西南风异常与偏强的水汽输送,这也是导致冬季我国南方众多地区出现异常持续阴雨的直接原因。这是由日界线西侧的赤道中西太平洋区域的异常活跃对流(显着的OLR负异常)与潜热加热偏强的强迫所致。在加热区西北侧,出现了与Gill响应高度吻合的显着气旋式环流,随后这一波列继续向西北方传播,在西北侧的东亚近海出现一个下沉波列区,并与Walker环流东移后,菲律宾群岛周边对流活动减弱造成的对流冷却激发的响应叠加,形成了这一异常反气旋环流。可以说,当前热带与热带外太平洋沿岸的大气环流,对本次厄尔尼诺事件已经有明显响应;而这个已稳定在日界线附近的Walker异常上升支,将有利于异常偏暖的表层水在日界线附近区域的堆积,并促进后续西太平洋西风爆发和激发的海洋温跃层内暖性K波并传播,这将有利于后续厄尔尼诺事件的进一步发展。

未来十几年,区域性增暖仍将持续

图:1997–2015年陆地平均表面温度相对于1964–1996年平均的增长值。图中只给出了温度增长在1℃以上的区域。箭头表示升温明显的区域。

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不被大众所熟知的丝绸之路遥相关,实际上,在上世纪90年代初就有气象学家针对其开展理论研究。而到了本世纪初,随着丝绸之路遥相关型的气候影响越来越多地被气象学家发现,它也开始逐渐进入气象工作者的视野并在业务工作中得到应用。

图2:同图1,但为同期200hPa速度势函数距平。

“陆日宇老师从十几年前就开始做丝绸之路遥相关方面的研究,这个遥相关型的雏形最早也是他在2002年提出的。”洪晓玮说,这些年来,在陆老师的指导下,他们的研究团队目前已经在丝绸之路遥相关的年际、年代际、季节内变化等多方面都得到了一些有意思的研究结果。

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上世纪80年代以来,全球变暖已经成为不争的事实。但这个变暖指的是平均状况,例如全球平均的表面温度出现显著上升,此外,陆地比海洋、高纬度比低纬度地区等增温更显著也基本上是全球变暖的贡献。

图3:全球赤道地区的Walker环流异常,填色阴影代表垂直速度距平(单位:0.01Pa/s),矢量箭头为纬向风-垂直速度合成(垂直速度放大了100倍)

“然而我们最近的结果表明,上世纪90年代以后,在北半球纬度大致相同的地区,例如都是中纬度的欧亚大陆,夏季在东西方向上却出现明显的增温程度不一致现象——欧洲—西亚和东北亚地区的夏季增温尤其显著,中亚却很弱。而这种增温不均匀的分布与丝绸之路遥相关引起的温度异常分布非常一致。”洪晓玮说,也就是说,这种年代际增暖表现出很强的区域性特征,这就不能只让全球变暖来背锅了。

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洪晓玮表示,这种区域性的年代际增暖与丝绸之路遥相关的年代际变化存在密不可分的联系。进一步结果表明,丝绸之路遥相关在长时间尺度上的位相转变,对这种区域性夏季增温有重要作用。而且从长期变化趋势看,这种不均匀增暖在未来的10—20年仍将持续。

图4:同图1,但为同期OLR距平与700hPa风场距平

“也就是说,我们目前仍处于北大西洋年代际振荡的暖位相,在未来十几年,欧洲—西亚和东北亚地区可能仍将面临明显的夏季增暖。”洪晓玮强调,未来,夏天出门,做好防暑降温,以有效应对极端高温带来的影响将成为重要内容。

而在热带洋区的垂直剖面上,可以看到赤道中东太平洋上层区域的总体热含量正距平显着发展,这也对应着当前厄尔尼诺事件的稳步发展;而当前在热带太平洋日界线东侧的温跃层层面上出现了相当强烈的大范围暖异常,其中核心区域位于150°W附近,温度距平达到了+4℃以上,这对应着一次显着东传的暖性下沉Kelvin波过程。本次过程和1月底以来日界线附近持续的赤道西风爆发过程有密切联系,在海表异常赤道西风应力的平流与动量下传的激发下,该暖性下沉Kelvin波得以出现振幅发展并沿着温跃层赤道潜流区东传。考虑到赤道Kelvin波的特征相速度,本次暖性Kelvin波过程将在1-2个月后抵达东边界,此时南美西海岸和赤道东太平洋地区的SSTA与温跃层深度将明显增加;不过值得注意的是,由于当前热带低频振荡的影响,日界线和东侧海区的赤道西风异常已经大幅减弱,在短期内温跃层的赤道Kelvin波后续发展将受到一定限制;但由于异常准定常上升支已经稳定到日界线西侧,西太平洋远洋的偏强赤道西风仍将维持,后续仍将从日界线西侧的温跃层区域激发东传暖性K波,这也是支持厄尔尼诺事件后续发展的重要海洋动力学过程。当然,由于温跃层暖性K波和混合层暖水厚度有限,虽然前期发展过程类似,但本次很难发展到2014-2016年超强厄尔尼诺事件的水平。

警惕极端高温等灾害性气候事件

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“再一个比较有意思的研究就是丝绸之路遥相关与亚洲副热带高空急流的相互作用。”洪晓玮说,丝绸之路遥相关的一个重要特征就是被亚洲高空西风急流捕获,像被一条“管道”束缚着一样沿着急流传播。

图5:过去两年间赤道太平洋地区的850hPa纬向风异常、海表温度距平和20℃等温线深度距平。

急流是什么呢?通俗地讲,同样的航程,在天气条件基本一样的情况下,中纬度自西向东的航班要比自东向西快一些。这就是西风气流的作用。所谓的高空西风急流,就是指中纬度对流层高层一个强而窄的气流带,夏季其最大风速在30米每秒以上,在亚洲上空的部分就是亚洲西风急流。

此外,热带外地区的海洋与大气信号也可以作用于热带地区,从而对ENSO等热带海气变率造成一定影响。当前在热带外区域方面,副热带东北太平洋区域出现了类似PMM正位相的模态,这将导致随后的夏秋季赤道中太平洋显着的西风异常和对流活动,并促进表层暖水和次表层暖性K波进一步东传,与对流活动区域进一步东扩,将有利于夏秋季厄尔尼诺事件继续发展;不过值得注意的是,由于南极半岛附近海冰的偏多与SPO负位相配合下,当前秘鲁寒流有所偏强,这将导致南美沿岸到东太平洋地区在当前存在一定程度偏冷,而这一海温异常也会进一步与大气作用而维持,这将一定程度上阻碍厄尔尼诺事件的发展,而空间型上也将使得东太平洋和南美沿岸增暖较弱甚至偏冷。

洪晓玮介绍,亚洲西风急流大体上位于北纬35°—55°范围内,但其南北位置在年与年之间会发生轻微的变化。之所以说“轻微”,是因为这样的变化相对于急流的跨度来说太小,其最偏北与最偏南时候的纬度差也就大约5个纬度。由于丝绸之路遥相关沿急流传播,因而急流南北位置的不同也给丝绸之路遥相关带来一定变化。

总体而言,本次厄尔尼诺事件将成为一次反锁相特征的事件,会在今年春夏季继续有所发展。在强度上,最有可能成为一次中等或中等偏强的厄尔尼诺事件,但在春夏季发展过程中,总体ONI指数仍然在+1附近,属中等偏弱水平;在空间型上,总体空间型表现为赤道中东太平洋全线增暖,但集中在日界线附近的中太平洋区域,而赤道东太平洋增暖较弱;而在事件的时间演变上,今年不仅成为少有的反锁相特征的厄尔尼诺事件,也将自然成为一次“发展早型”的厄尔尼诺事件(大多数ENSO事件是在北半球夏季前后达到阈值标准),这也将是历史上少有的情况——先前绝大多数中部型ENSO事件都属于发展偏晚型。可以说,本次厄尔尼诺事件将成为一次特征相当独特的事件。

近来有研究表明,这两者间存在显著的相关关系,并构成对流层高层水平风场的最主要模态。当急流相对于常年气候态偏北时,丝绸之路遥相关呈现出一种形态;急流偏南时形态相反,即南风异常的区域变为北风异常。

而在其后续带来的影响上,由于当前本次事件已经发展成型且太平洋低纬度环流已经有显着响应,可以预见随着事件在春夏季的发展,响应也将进一步增强,主要机制为日界线附近较强对流活动的潜热加热激发的波列与大气桥响应。当然要考虑到ENSO激发响应的非线性特征,注意本次事件的时间演变与空间型特征,这将导致大气响应较通常的厄尔尼诺事件偏早,且因潜热加热区域偏西偏北而导致波列也对应地偏西偏北;此外,ENSO扰动信号与气候态周年演变间的相互作用也是一个不可忽视的过程。总体而言,这将导致今年夏季菲律宾群岛周边的热带对流活动受到抑制,同时副高略有偏南,脊线总体呈现西南-东北向,其中在春季至夏季前期副热带西北太平洋反气旋异常将维持,副高偏南偏西的概率更高;但随着气候态上夏季风期的到来,在进入夏季后,ENSO强迫将更倾向一个西北向传播的Rossby波波列,由于届时加热源较通常的厄尔尼诺事件偏西偏北,激发的波列也将出现这样的移动,此时副高将不会明显偏南,但会相对偏东。

“该研究的进一步结果表明,赤道中东太平洋从春季开始的海温变化就可以影响夏季急流的偏北/偏南:赤道中东太平洋海温偏低时,夏季急流更倾向于向北偏;海温偏高时急流倾向于向南偏。这从一定程度上为季节预测提供了参考。”洪晓玮说。

1.1.2 北太平洋中纬度变率——PDO&NPGO

自然界里,不对称才是绝对的,丝绸之路遥相关和急流南北偏移的相关关系也是如此。最近的研究表明:以上所说的相关关系只有在急流偏北时很突出,而在急流偏南时非常弱。两者间关系比较复杂,存在很强的非对称性。洪晓玮表示,当急流偏北时,由于此时还有丝绸之路遥相关的共同作用,可能会产生强的气候异常,因此应该给予特别关注。

太平洋年代际涛动为20°N以北的北太平洋区域SSTA之EOF1模态,最显着的特征表现为北太平洋暖流区与北美西海岸(阿拉斯加~下加利福尼亚半岛)间的反相SSTA模,虽然以其最显着的年代际变率得名,但也存在显着的年际变率,这与ENSO强迫激发的球面遥相关波列引起的中纬度海气相互作用有关。而在20世纪90年代起,北太平洋环流模这一EOF2模态逐渐显着,在近些年的解释方差甚至可以和PDO可以抗衡,这一转变可能和ENSO空间型转变下,所激发响应位相发生变化的影响,以及热带外海气作用有关。

“总之,在大的变暖背景下,天气极端事件很可能将继续增多。因此,增温显著的区域要更加警惕可能伴随而来的极端高温、极端降水等灾害性气候事件,做好防范预警。”洪晓玮说。

就目前看,当前PDO指数为弱负值,其中空间模态上表现为北太平洋暖流区一致偏暖,但偏暖区域较常年主轴区偏南。这与冬季日界线西侧附近异常对流活动直接相关,潜热加热异常所激发的两个对流层低层异常反气旋,分别位于副热带西北太平洋与阿留申群岛南侧,二者南侧的异常东风通过WES机制减弱风速与蒸发,使得海温正异常发展;而北美西海岸区域较为复杂,在加州至夏威夷北侧因东北风的平流作用与风速增强已经出现明显SSTA负异常发展,但阿拉斯加湾与夏威夷东侧仍然有明显暖异常;不过当前PDO总体偏向负值的模态,与大多数厄尔尼诺事件发展期也有着明显不同。

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图6:1963年至今PDO指数的演变

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图7:同图1,但为同时期北太平洋地区海表温度距平,风速距平(等值线,单位:m/s)和1000hPa风场距平

考虑到热带外大气的响应滞后于热带地区海表信号2-4个月,而ENSO的潜热加热影响仍然集中在日界线西侧附近,对北太平洋热带外区域造成的遥相关型将在这个春季大体维持且有所增强,因此当前北太平洋的海温异常与大气异常型仍将在春季维持。而随着后期赤道东太平洋的明显增暖,潜热加热区域也将进一步扩张东移,激发的遥相关型也可能在夏季向东南方移动。而与此同时,由于近地面各物理量场气候平均态的季节性变化(如气压带/风带在春夏季的北移),考虑到WES机制,这样的海温异常模态将随着季节演变向北移动,而副热带地区因东风异常的叠加,SSTA将明显下降。这一海温信号将随着副热带东风应力作用下,以热带外西传Rossby波形式向西传播,并影响到夏季西北太平洋副热带地区SSTA;同时也会通过感热等方式影响到北太平洋中高纬度地区环流异常型,对东北亚地区也存在着显着影响。

1.1.3 太平洋经向模:PMM

PMM是扣除ENSO相关模态后的热带太平洋主导模态,时间演变上通常在春季强度最强(但未达到ENSO的季节锁相),而空间特征表现为夏威夷以东的东北太平洋海区和加拉帕戈斯群岛附近的赤道东太平洋冷舌区的经向偶极。一般认为,这是在东太平洋气候态SST经向不对称的基础上,由热带地区和中纬度变率的影响在WES机制下发展;同时也有研究认为这在随后的夏秋季会对ENSO事件的发展演变起到一定的调制作用。

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图8:PMM对应的海温异常与10m风场模态和降水异常

当前也正是出现了较典型的PMM正位相模态,尤其以夏威夷东侧与中太平洋附近的正距平最为明显。结合副热带SSTA信号演变的规律以及气候态的转变,北半球夏季时正位相中心将明显西移,同时在西侧激发出Matsuno-Gill对流响应,导致西侧的副热带西北太平洋远洋出现显着气旋式环流,使得暖池区气旋式环流异常进一步东扩,并对应副热带高压的偏弱和偏北,以及西北太平洋远洋地区的对流活跃。而同时,注意到PMM对ENSO发展过程的调制,在远期容易引发赤道东太平洋北侧的对流发展,这也使得后期ENSO暖事件位相状态的发展——当然这一过程较为缓慢。

1.1.4 西北太平洋海区概况

受前期对流活跃造成的云-SST反馈,以及异常赤道西风的发展,热带西北太平洋暖池区在过去的冬季海温略有偏低,这也导致随后对流活动的偏弱与激发的Walker环流异常下沉支与低空异常反气旋。而随着反气旋的稳定发展,其东南侧的异常东北风通过WES机制使得当地风速与蒸发偏强,造成进一步的冷却。

1.1.5 印度洋

印度洋大部位于低纬度区域,且正位于亚洲夏季风的上游,也是亚澳季风系统活动的重要下垫面,沃克环流,季风环流交汇于此,因此通过海气相互作用,印度洋对亚澳季风区乃至全球气候都有重要的影响。下文将介绍热带印度洋和副热带南印度洋对夏季气候的影响。

IOBW(热带印度洋洋盆模态)

IOBW为热带印度洋SST的EOF1模态,表现为整个热带印度洋区域海温一致的变化。通常认为,在ENSO事件发展期,该模态为热带印度洋海表温度对ENSO强迫的响应,是直接受ENSO强迫所致(具体机制包括直接调控Walker环流的大气桥、赤道中东太平洋对流加热激发的东传暖性Kelvin波抑制对流等),而在ENSO衰减期对春夏季印太季风区环流造成影响的“电容器机制”中,热带印度洋又是关键的“电容器”区域,当地海表与大气对ENSO的滞后响应,成为在次年夏季延续ENSO影响的重要机制。

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图9:过去两年间IOBW指数的演变

当前热带印度洋总体呈现略偏暖状态,其中北印度洋大部和赤道地区以接近常年为主而热带-副热带南印度洋明显偏暖。这样的海温模态与当前热带准定常波呈现显着的2波型有明显联系,其中上升支分别位于日界线附近与非洲大陆-西印度洋一带,前者对应正在发展的中部型厄尔尼诺事件激发的响应,而后者则与热带印度洋和大西洋区域的变率明显相关。中部型厄尔尼诺事件影响到太平洋Walker环流异常,通过大气桥机制在热带南印度洋激发出显着的下沉支,并与热带印度洋区域的准定常波下沉支叠加,使得热带南印度洋激发出低空异常反气旋并抑制了对流活动,导致SSTA正异常显着发展。不过值得注意的是,当前在日界线附近的速度势负异常较非洲一侧偏弱,表明当前中部型厄尔尼诺造成的响应仍然有限,热带印度洋与非洲大陆间的Walker环流异常与当地海区的相互作用是冬季热带南印度洋增暖与IOBW正异常发展的主力。不过随着未来厄尔尼诺事件发展,日界线附近的异常上升支也将明显增强,考虑到这个相对于多数厄尔尼诺事件偏西的异常上升支位置,这将导致印度洋一侧的下沉支也相对偏西而偏向印度洋中部。在此影响下,热带印度洋总体将出现一定程度增暖,以中部地区最为明显;但由于当前由ENSO引发的Walker异常环流圈强度有限,还不足以导致较强的下沉运动与增暖;此外热带东南印度洋偏强的信风将逐渐使得当地蒸发和苏门答腊沿岸涌升流增强,使得热带东南印度洋将在未来快速冷却。

TIOD(热带印度洋偶极模态)

TIOD即热带印度洋SST的EOF2模态,表现为热带印度洋东西岸类似ENSO的偶极格局。作为印度洋明显的SSTA纬向振荡,TIOD对纬向季风环流和印太沃克环流支的调控作用十分明显;而它又连接了海洋性大陆区域,这样TIOD同时和ENSO/太平洋沃克环流圈影响相关,通常被认为是印太齿轮中的重要一部分。而与IOBW一样,TIOD也有很明显的季节性锁相特征,但锁相时间提前至8-10月,这可能是由于此阶段印度洋气候态有利于TIOD事件发生。

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图10:TIOD正位相和负位相大气环流异常的模型

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图11:同图9,但为TIOD指数演变

自去年夏季起,随着赤道东印度洋持续的东南风应力异常,苏门答腊海岸的离岸流明显增强,对应有东南印度洋的显着冷却与夏末-秋季一次显着的TIOD正位相事件形成,不过由于季节性锁相特征,当前海表模态已经十分微弱,而先前的信号,则已经是风应力作用下潜入海表之下,在温跃层的复杂海洋动力学过程。在前期TIOD正位相的热带印度洋海气状态下,赤道印度洋表面在先前秋冬季存在持续东风应力异常,导致赤道南侧存在明显的反气旋式应力异常与伴随而来的Ekman异常辐聚下沉,导致赤道外东印度洋温跃层出现一个异常暖区,并以暖性Rossby波形式在温跃层内西传,直至西南印度洋穹窿区。这个位于塞舌尔以南的区域,是气候态上低纬度印度洋温跃层最浅的一个区域,对应有海温变率极大值区,也是温跃层-上混合层水团交换最明显的区域。随着暖性R波的到达并上涌,热带西南印度洋已经出现了显着的增暖,并逐渐造成一个跨赤道不对称的经向海温型(南印度洋偏暖而北印度洋增暖较弱)与跨赤道北风异常。这将在之后进入夏季风期时,导致南亚夏季风显着偏弱。

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图12:同图1,但为印度洋地区海温异常与850hPa风场异常

南印度洋副热带偶极

SIOD是北半球冬春季存在于副热带南印度洋区域的纬向偶极子模态,而SIOD和TIOD间的相互作用也是影响印度洋内部变率的一个重点。受热带印度洋的TIOD事件的强迫,秋季热带东南印度洋出现显着离岸流并伴有显着的东南风增强,配合热带南印度洋下沉支叠加,在热带南印度洋出现了激发出了低空异常反气旋环流,在这样的风应力异常作用下,SIOD发展出了一次显着的正位相事件。考虑到季节锁相特征,在春夏季本次事件将会逐渐减弱,但其对大气的影响将持续下去。在夏季风时期,SIOD正位相将导致马斯克林高压偏弱而澳大利亚高压相对偏强,此时菲律宾和东侧新几内亚跨赤道气流容易偏强而索马里急流相对偏弱,容易导致西北太平洋季风活跃而南亚夏季风偏弱,并通过季风区的异常对流活动,激发出向热带外地区的遥相关影响。

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图13:同图9,但为SIOD指数演变

1.1.6 大西洋概况

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