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谈哲敏教授课题组在Hadley环流研究方面取得新进展
阅读:290次 发布时间:2018-06-14 05:41

谈哲敏教授课题组在Hadley环流研究方面取得新进展


Hadley环流是热带地区最重要的大尺度环流之一,它的变化会影响热带及副热带地区的降水、干旱以及台风等重要天气气候系统,对社会经济和人类生存环境有重要的影响。因此,Hadley环流的变率及其气候影响一直是大气科学研究的热点而受到广泛关注。我校大气科学学院谈哲敏教授课题组在厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)影响Hadley环流变率的对称性方面取得新的进展。该研究指出热带海温年循环在ENSO影响Hadley环流对称性中起到重要的调制作用,这为以往单纯探讨ENSO海温异常影响Hadley环流提供了一个新的视角。该研究以“Relationship between El Nino–Southern Oscillation and the symmetry of the Hadley circulation: Role of the sea surface temperature annual cycle”为题,发表在《Journal of Climate》上。

Hadley环流的年际变率存在两个主导模态,分别为对称和非对称模态(图1)。对称模态呈现关于赤道对称的两个环流圈,而非对称模态呈现越赤道的单一环流圈。以往的研究多强调热带海温异常的对称性对Hadley环流对称性的影响。这些研究基于季节平均或年平均,往往无法反映出海温年循环引起的背景态变化所造成的影响。而近些年来,越来越多的研究发现,在厄尔尼诺年的冬春季节赤道地区西风异常有向南半球移动的现象,而西风的南移是终结厄尔尼诺事件的重要原因。导致西风南移的主要原因是在冬春季节的南半球背景态海温比北半球更暖。基于此,我们分析了基于6–120月带通滤波的月平均Hadley环流的年际变率主导模态及其与ENSO的关系。结果表明,对称模态与Nino-3.4指数同时相关,并在12月份同时达到最强,而非对称模态滞后Nino-3.4指数2–3个月,在2–3月份达到最强(图2),这表明海温年循环对厄尔尼诺事件中Hadley环流的对称性具有调制作用。当背景海温关于赤道对称时(厄尔尼诺年的10–12月),ENSO海温异常强迫出关于赤道对称的Hadley环流异常,而当背景海温关于赤道非对称时(如:厄尔尼诺年的1–4月),即使此时ENSO海温异常关于赤道对称,但Hadley环流异常仍关于赤道非对称(图3)。

本研究在中尺度灾害性天气教育部重点实验室完成,并得到了国家重点研发计划,国家自然科学基金和国家重点基础研究发展计划(973计划)等项目的共同资助,课题组成员郭毅鹏博士为第一作者,谈哲敏教授为通讯作者。


成果链接:

Guo Y. P., and Z. M. Tan, 2018: Relationship between El Ni?o-Southern Oscillation and the symmetry of the Hadley circulation: Role of the sea surface temperature annual cycle, J. Climate., 31, 5319-5332. doi: 10.1175/JCLI-D-17-0788.1.

https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/JCLI-D-17-0788.1



1. aHadley环流第一主导模态,(bHadley环流第二主导模态。右上角数值表示解释方差。

2.aNino-3.4指数与C-mode指数(方块线),热带太平洋纬向风第一模态时间系数(三角线),对称模态时间系数(圆圈线)和非对称模态时间系数(红色点线)的超前滞后相关。(b)基于东太平洋型El Nino事件合成的Nino-3.4指数(黑色实线),C-mode指数(方块线)热带太平洋纬向风第一模态时间系数(三角线),对称模态时间系数(圆圈线)和非对称模态时间系数(红色点线)的时间演变。

3. 年循环调制ENSO影响Hadley环流对称性的概念图。红色填充半圆表示ENSO对应纬向平均海温异常,蓝色实线表示纬向平均气候态海温,黑色带箭头实线表示Hadley环流异常,箭头表示环流方向。