1980-2019年中亚夏季地表气温的异常增暖.pdf

Sciences(in Chinese),47(3):825-836.doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2206.22054Qifeng.2023.Abnormal Warming of the Summer Surface Air Temperature in Central Asia from 1980 to 2019 Jj.Chinese Journal of AtmosphericJIA Xiaojing,LIUXuke,QIAN贾晓静，刘栩可，钱奇峰.2 0 2 3.198 0 2 0 19年中亚夏季地表气温的异常增暖 .大气科学，47(3)：8 2 5-8 36.May20232023年5月Chinese JournalnericSciencesVol.47 No.3学科第47 卷第3期19802 0 19年中亚夏季地表气温的异常增暖贾晓静1刘棚可1钱奇峰21浙江大学地球科学学院，杭州310 0 2 72浙江省气象科学研究所，杭州310 0 17摘要本文利用198 0 2 0 19年NCEP/NCAR全球再分析资料、CRU地表气温资料、积雪覆盖率资料和全球海温资料，分析了中亚夏季地表气温的气候突变及其和北大西洋海温、青藏高原积雪之间的关系。结果表明：中亚夏季地表气温在2 0 0 5年发生明显的气候突变。标准化的中亚区域平均的气温指数从之前的负位相为主变为之后的正位相为主，表示中亚地区夏季地表气温显著增温。和中亚夏季地表气温异常增温相联系的大气环流场的分析表明，2 0 0 5年之后，中亚地区西侧的反气旋性环流系统异常增强，该反气旋异常对应的大气下沉增暖以及反气旋异常增强引起的云量减少进而导致向下的短波辐射增加均有利于中亚夏季气温异常升高。进一步的合成分析表明，中亚夏季地表气温在2 0 0 5年的气候突变和北大西洋中高纬度地区的海表温度的增暖和青藏高原西部积雪的减少有着密切关系。北大西洋中高纬度海表温度增温能激发一个向下游传播的罗斯贝波，青藏高原西部积雪减少能够通过积雪的反照率效应对上空的大气有增温作用，两者均能增强中亚地区上空的反气旋系统，从而有利于中亚夏季地表气温异常偏高。关键词中亚地区地表气温品气候突变北大西洋海温青藏高原积雪文章编号10 0 6-98 95(2 0 2 3)0 3-0 8 2 5-12中图分类号P476文献标识码Adoi:10.3878/j.issn.1006-9895.2206.22054Abnormal Warming of the Summer Surface Air Temperaturein Central Asia from 1980 to 2019JIA Xiaojing,LIU Xuke,and QIAN Qifeng21Department of Earth Sciences,Zhejiang University,Hangzhou 3100272Zhejiang Institute of Meteorological Science,Hangzhou 310017Abstract This work analyzes the abrupt change in summer surface air temperature(SAT)in Central Asia(CA)and itsrelationship with sea surface temperature(SST)in the North Atlantic and snow cover in the Qinghai Tibet Plateaubetween 1980 and 2019 based on NCEP/NCAR reanalysis data,CRU SAT,and snow cover and global SST data.Theresults reveal a significant summer SAT change in CA in 2005.The standardized regional average temperature index inCA shifts from the previous negative phase to the subsequent positive phase,indicating a significant summer SATincrease in CA.Analysis of the anomalous atmospheric circulations related to interdecadal changes in summer SAT in CAshows the abnormally enhanced anticyclonic circulation system in the west of CA after 2005.The atmospheric subsidenceassociated with the anomalous anticyclone can cause warming.On the other hand,the reduction in the amount of cloud收稿日期2022-03-25网络预出版日期月2 0 2 2-11-11作者简介贾晓静，女，197 7 年出生，教授，博士生导师，主要从事气候动力和短期气候预测研究。E-mail:资助项目国家自然科学基金项目42 0 7 50 50、42 2 0 50 2 0，浙江省自然科学基金项目LQ23D050003Funded byNational Natural Science Foundation of China(Grant 42075050,42205020),Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China(Grant LQ23D050003)826Vol.47ChineselrnaSciences（47卷学科caused by this anticyclone anomaly enhancement results in the increase in downward short-wave radiation and thus isfavorable for the increased summer temperature in CA.Furthermore,the interdecadal summer SAT changes in CA in2005 are closely related to SST warming in the middle and high latitudes of the North Atlantic and the reduction in snowcover in the west of the Tibet Plateau(TP).The SST increase in the middle and high latitudes of the North Atlantic canstimulate a Rossby wave propagating downstream.The reduction in snow cover in the west of the TP can cause warmingto the above atmosphere through the snow albedo effect.The changes in both the North Atlantic SST and the TP snow canstrengthen the anticyclone over CA,leading to an abnormally high summer SAT over there.KodalTKeywordsCentral Asia,Summer SAT(Surface Air Temperature),Interdecadal changes,SST,Snow cover1引言中亚地区地处欧亚大陆的中心地带，主要包括哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土库曼斯坦、乌兹别克斯坦（简称CAS5）和中国新疆维吾尔自治区，是贯通亚欧大陆的交通枢纽，也是“一带一路”战略中“新丝绸之路经济带”的重要成员。由于中亚地区深居内陆，远离海洋，是典型的大陆干旱和半干旱气候，气候环境特征与亚洲季风区有显著的不同。该地区下垫面植被稀疏，生态系统脆弱，对气候变化非常敏感。在全球变暖的背景下，中亚地区的土地沙漠化和水资源短缺等问题日益严重（Siegfried et al.,2012;Sorg et al.,2012;Hu et al.,2014;Chen et al.,2014;Li et al.,2015)。IPCC报告中指出在2 0 世纪，中亚地区地表平均温度上升了约1C2，远高于全球平均的增温水平。因此对中亚地区的气候特征和其影响因子的研究,对于保护该地区的生态系统和社会经济发展、防灾减灾、应对气候变化、实现联合国可持续发展的目标等都有着非常重要的环境和社会意义。中亚地区位于欧亚大陆中高纬度，西风气流的强度和位置变化会引起中亚地区气候的变化(Schiemann et al.,2008;Chen et al.,2019)。前期有些研究表明，中亚地区的气候容易受到来自中高纬度系统以及高纬度海温、海冰等因子的影响(Wu and Wang,2002;Morinaga et al.,2003;Li etal.,2012,2020;Yao and Chen,2015)。比如，WuandWang（2 0 0 2）研究表明北极涛动与欧亚大陆中高纬地面气温之间呈正相关，冬季北极涛动会通过影响西伯利亚高压和东亚大槽来影响冬季风，进而影响中亚区域的气温。之前关于中亚夏季气温的影响因子的研究，主要关注的是中高纬度的系统和因子。中亚地区的东南缘毗邻被称之为“地球的第三极”的青藏高原。众所周知，青藏高原能够通过大地形动力和热力强迫作用对高原周边地区的气候产生显著的影响（叶笃正等，197 9;刘新等，2 0 0 2;Duan andWu,2005;Wangetal.，2 0 18 b）。此外，由于青藏高原平均海拔40 0 0 m以上，高原上常年都有积雪的存在。积雪能够通过反照率效应和水文效应影响气候的变化（Bl a n f o r d,18 8 4;Ya s u n a r i e t a l.,1991;段安民等，2016;Qian et al.,2020;Jia et al.,2021;Zhang et al.,2021）。青藏高原毗邻中亚地区，最近的一项研究表明，青藏高原中东部积雪对中亚夏季气温的年际变化有影响（Liuet al.,2022)。之前有些研究指出，青藏高原积雪存在显著的年代际变化和长期变化趋势（韦志刚等，2 0 0 2；段安民等，2 0 14；Wangetal.，2 0 18 a）。但是关于青藏高原积雪变化是否会影响以及如何影响中亚地区的气候变化还尚不清楚。本文将着重研究中亚夏季地表气温的气候突变特征以及与之相联系的环流场的变化。并进一步分析北大西洋海温和青藏高原积雪变化和中亚夏季地表气温的气候突变的联系。研究结果能够帮助了解中亚夏季气温的气候变化的机理。2数据和方法本文所用的数据包括：(1)NCEP（Na t i o n a l Ce n t e r s f o r En v i r o n m e n t a lPrediction）和DOE（D e p a r t me n t o f En e r g y）提供的月平均再分析数据集II（NCEP-D O ER e a n a l y s i sII)，包括位势高度场、水平与垂直方向风速场、地表感热通量、地表潜热通量、短波辐射和长波辐射。该数据的水平空间分辨率为2.52