大气所利用天气事件归因方法研商西南亚地区极度高温事件,大气所揭穿交北冰洋海温对欧亚空气温度的震慑及其时代际变化

这些高预测技巧说明了现阶段气候预测系统可以为我国西部气温提供有效的气候预测服务业务,包括了海温变化和人类活动引起的温室气体和气溶胶变化的全强迫试验能够再现观测中气温增暖、极端高温事件频发的现象,他们的研究进一步指出北大西洋三极子海温型对欧亚表面气温的影响存在显著的年代际变化

科学 3

我国西部地区夏季极端高温频发,而且近几十年来频率显著增加。另外,西部地区气温的变化对我国水循环、农作物产量和生态系统都有着重要的影响。因此,认识并提高其季节预测水平对我国气候服务有潜在的实用价值,可以为极端气候事件提供早期预警,保护人民的生命财产和经济损失。

东北亚地区包括我国东北地区、朝鲜半岛、日本以及俄罗斯远东地区。其中东北地区是我国最大的商品粮生产基地,而这一地区粮食生产受到气候变化的显著影响。这一地区也是全球气候变化的敏感区,气候自然变率和人类活动的影响究竟对该地区的气候贡献多大,如何影响,未来变化趋势怎样,至今尚无定论。

欧亚表面气温异常对诸多亚欧国家的农业、社会经济发展和人们的日常生活都有重要的影响。例如,2003年夏季欧洲高温事件导致大范围森林火灾的发生,造成大约2万多人伤亡;2013年夏季发生在我国东部地区的高温事件造成农作物严重减产、经济损失巨大。因此,关于欧亚表面温度年际变化及其影响因子的研究非常重要。

最近,中国科学院大气物理研究所副研究员李超凡、研究员陆日宇和英国气象局博士Philip
Bett等联合发现,英国气象局最新的气候预测系统对我国西部地区夏季气温具有较高的预测能力。对应气候模式的预测结果与观测的相关系数在西部大部分地区超过了0.6。这些高预测技巧说明了现阶段气候预测系统可以为我国西部气温提供有效的气候预测服务业务。

英国雷丁大学Dr. Buwen
Dong,中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室陈卫、陆日宇等通过观测数据分析,表明20世纪90年代中期以来东北亚地区夏季平均气温显著增暖,最高气温、最低气温及最热天数等均在增加。针对气温增暖、极端高温事件频发的现象,研究人员通过对大气环流模式敏感性试验的归因研究,定量分析了近二十年来海温、温室气体及气溶胶变化的相对贡献和影响机制。

中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心陈尚锋、吴仁广和刘永通过观测资料分析和模式试验指出,春季北大西洋三极子海温异常型可以激发出从北大西洋到欧亚大陆的大气遥相关波列。所引起的大气变化通过云-辐射反馈和温度平流过程导致欧亚表面气温异常。

另外,该研究进一步揭示了我国西部气温预测技巧的来源和机制。研究指出,我国西北地区和青藏高原地区气温的预测技巧有着不同的来源。我国西北地区气温的预测技巧受到近十年增暖趋势变化的显著影响,与热带太平洋地区海温的趋势变化相联系。而青藏高原地区气温的高预测技巧主要来自西太平洋海温年际变化的贡献。

研究表明,包括了海温变化和人类活动引起的温室气体和气溶胶变化的全强迫试验能够再现观测中气温增暖、极端高温事件频发的现象。同时科研人员分析发现,20世纪90年代中期以来东北亚夏季平均气温的增暖三分之二是由海温变化引起的,剩余三分之一由温室气体和气溶胶的直接影响决定。极端高温事件主要取决于气溶胶的变化,特别是欧洲气溶胶排放的减少而导致的。根据上述气候事件的归因研究,随着温室气体的持续增加和欧美国家气溶胶排放的持续减少,东北亚地区的夏季增暖和高温事件频发将继续维持甚至增强。

他们的研究进一步指出北大西洋三极子海温型对欧亚表面气温的影响存在显著的年代际变化。这一年代际变化主要与热带北大西洋海温气候态的年代际变化有关。热带北大西洋海温气候态高的时期,热带大西洋西部地区存在显著的大气加热异常,从而激发从北大西洋到欧亚大陆的大气遥相关波列,进而通过云-辐射反馈和温度平流过程影响欧亚表面气温。然而,在热带北大西洋海温气候态低的时期,大气加热异常位置偏东偏北,不能激发从北大西洋到欧亚大陆的大气遥相关波列,因此对欧亚表面气温的影响不明显。正压模式试验结果也证实了上述观测分析得到的结果。

该研究已被《大气科学进展》CSSP专刊(中英“面向服务伙伴的气候科学”计划)接收并预出版。

相关成果发表在Advance in Atmospheric Sciences上。此外,Dr. Buwen
Dong研究团队利用气候事件的归因方法研究了西欧地区和撒哈拉地区的气候变化,研究成果发表在Climate
Dynamics
Nature Climate Change上。

科学,论文信息:

论文信息:Li, C., R. Lu, P. E. Bett, A. A. Scaife, and N. Martin, 2018:
Skillful seasonal forecasts of summer surface air temperature in
western China by Global Seasonal Forecast System version 5. Adv. Atmos.
Sci.
doi: 10.1007/s00376-018-7291-7.

论文信息:

Chen S., Wu R. Interdecadal changes in the relationship between
interannual variations of spring North Atlantic SST and Eurasian surface
air temperature. Journal of Climate, 30: 3771–3787. doi:
10.1175/JCLI-D-16-0477.1.

论文链接

Dong, B. W., R. T. Sutton, W. Chen, X. D. Liu, R. Y. Lu, and Y. Sun,
2016: Abrupt summer warming and changes in temperature extremes over
Northeast Asia since the mid-1990s: Drivers and physical processes. Adv.
Atmos. Sci.
, doi: 10.1007/s00376-016-5247-3.

Chen S., Wu R, Liu Y. Dominant modes of interannual variability in
Eurasian surface air temperature during boreal spring. Journal of
Climate
, 29:1109-1125. doi:10.1175/JCLI-D-15-0524.1.

科学 1

Dong, B.-W.,R. T. Sutton, and L. Shaffrey, 2016: Understanding the
rapid summer warming and changes in temperature extremes since the
mid-1990s over Western Europe. Climate Dyn.
,
doi:10.1007/s00382-016-3158-8.

论文链接:1 2

我国近地面气温的预测技巧分布。英国气象局GloSea5预测系统预测结果与观测的时间相关系数。

Dong, B.-W. and R. Sutton, 2015: Dominant role of greenhouse gas
forcing in the recovery of Sahel rainfall. Nature Climate Change.

doi:10.1038/nclimate2664.

科学 2

科学 3

示意图:
春季北大西洋海温对欧亚表面温度影响显著时段,大气环流对大气加热异常的响应。类似,但为不显著时段。C代表异常气旋,AC代表异常反气旋。

全强迫试验能够很好地再现观测中东北亚气温及极端高温事件的变化。、温室气体和气溶胶强迫对温度变化因子的相对贡献。