次季节尺度上的“暖北极-冷欧亚”模态_黄建平.pdf

次季节尺度上的“暖北极-冷欧亚”模态黄建平*,谢永坤兰州大学西部生态安全协同创新中心,兰州 730000*联系人,E-mail:“Warm Arctic-cold Eurasia”mode at subseasonal time scaleJianping Huang*&Yongkun XieCollaborative Innovation Center for Western Ecological Safety,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China*Corresponding author,E-mail:doi:10.1360/TB-2023-02441979年以来北极地区增暖的速率约为全球平均的4倍1.从20世纪80年代末到21世纪10年代初,欧亚大陆冬季呈现变冷的趋势2,3.这种暖-冷对比也存在于年际和年代际尺度36,即“暖北极-冷欧亚”模态.这一模态被认为和中低纬的极端天气气候事件有关29,探索其成因及其在不同时间尺度的变化,已成为当前的研究热点.然而,目前关于“暖北极-冷欧亚”模态存在3方面的争论.(1)成因:外强迫驱动,还是气候系统内部变率调控8,9;(2)北极对中纬度的影响:一些研究表明北极对中纬度有显著影响36,而另一些研究指出北极对中纬度的影响很微弱1012,且不稳定9;(3)趋势:随着北极继续增暖,过去几十年的“暖北极-冷欧亚”模态可能不会继续12.近期,Yin等人13通过对次季节尺度“暖北极-冷欧亚”模态的研究,对该模态的动力机制以及相关学术争论提供了新的观点和证据.如图1所示,主要在以下3方面取得了重要进展:(1)“暖北极-冷欧亚”模态在次季节尺度上的特征.早年对“暖北极-冷欧亚”模态的研究,多聚焦于季节平均的尺度,Yin等人13对次季节尺度的研究,是以往年际、年代际和长期趋势研究基础上的重要进展,从而形成了“暖北极-冷欧亚”模态在不同时间尺度上的完整物理图像.(2)次季节尺度上“暖北极-冷欧亚”模态的动力机制.先前对季节平均的研究,无法解释“暖北极-冷欧亚”模态在次季节尺度上的反转现象,Yin等人13研究揭示次季节尺度反转的影响因子及动力机制:1112月副热带大西洋区域的海温负异常,通过异常Rossby波列,加强乌拉尔阻塞高压和西伯 2023中国科学杂志社2023 年第 68 卷第 14 期:1721 1722亮点述评图 1“暖北极-冷欧亚”的趋势和次季节反转(a)以及大西洋和印度洋海温对“暖北极-冷欧亚”次季节反转的调控作用(b).修改自文献13Figure 1The trend and subseasonal reversal of“Warm Arctic-cold Eurasia”mode(a),and the regulatory role of Atlantic and Indian Ocean sea surfacetemperatures on the subseasonal reversal of“Warm Arctic-cold Eurasia”mode(b).Adapted from Ref.13利亚高压,从而引起前冬出现“暖北极-冷欧亚”模态;与之相对,赤道偏南半球的热带印度洋次表层海温的西负-东正的偶极子模态,可以从夏季78月一直持续到来年2月,并且在后冬激发印度洋区域的下沉运动以及欧亚大陆的上升运动,从而促使西伯利亚高压和乌拉尔阻塞高压减弱,进而导致后冬“冷北极-暖欧亚”的模态.(3)对学术争议的澄清.Yin等人13揭示的“暖北极-冷欧亚”模态在次季节尺度上的变化及机制,澄清了导致当前学术争议的重要原因.针对北极与欧亚的联系显著减弱的观点12,他们发现,北极与欧亚中纬度气温在次季节尺度上的联系在近十年并未减弱:在暖北极和冷欧亚联系减弱的近十年中,“暖北极-冷欧亚”与“冷北极-暖欧亚”在次季节尺度上的位相反转显著增加.因此,以往研究采用的季节平均,掩盖了“暖北极-冷欧亚”模态的次季节反转,从而引起争议.综上所述,关于“暖北极-冷欧亚”模态,目前已经研究了其在次季节、年际、年代际和长期趋势等不同时间尺度的特征及机制.未来研究仍需在以下方面努力:(1)该模态的可预测性及其在气候预测中的应用;(2)影响该模态不同时间尺度变率的外强迫和多天气-气候系统协同作用;(3)对该模态变率的量化归因及未来变化预测.致谢感谢国家自然科学基金(91937302)资助.参考文献1Rantanen M,Karpechko A,Lipponen A,et al.The Arctic has warmed nearly four times faster than the globe since 1979.Commun Earth Environ,2022,3:1682Cohen J,Screen J,Furtado J,et al.Recent Arctic amplification and extreme mid-latitude weather.Nat Geosci,2014,7:6276373Xie Y,Wu G,Liu Y,et al.Eurasian cooling linked with Arctic warming:Insights from PV dynamics.J Clim,2020,33:262726444Zhang Y,Yin Z,Wang H,et al.2020/21 Record-breaking cold waves in east of China enhanced by the“Warm Arctic-Cold Siberia”pattern.Environ Res Lett,2021,16:0940405Mori M,Kosaka Y,Watanabe M,et al.A reconciled estimate of the influence of Arctic sea-ice loss on recent Eurasian cooling.Nat Clim Change,2019,9:123296Xie Y,Wu G,Liu Y,et al.A dynamic and thermodynamic coupling view of the linkages between Eurasian cooling and Arctic warming.Clim Dyn,2022,58:272527447Yin Z,Wan Y,Zhang Y,et al.Why super sandstorm 2021 in North China?Natl Sci Rev,2022,9:nwab1658Cohen J,Zhang X,Francis J,et al.Divergent consensuses on Arctic amplification influence on midlatitude severe winter weather.Nat Clim Chang,2020,10:20299Overland J,Dethloff K,Francis J,et al.Nonlinear response of mid-latitude weather to the changing Arctic.Nat Clim Change,2016,6:99299910Screen J,Blackport R.Is sea-ice-driven Eurasian cooling too weak in models?Nat Clim Change,2019,9:93493611Blackport R,Screen J,van der Wiel K,et al.Minimal influence of reduced Arctic sea ice on coincident cold winters in mid-latitudes.Nat ClimChange,2019,9:69770412Blackport R,Screen J.Weakened evidence for mid-latitude impacts of Arctic warming.Nat Clim Change,2020,10:1065106613Yin Z,Zhang Y,Zhou B,et al.Subseasonal variability and the Arctic warming-Eurasia cooling trend.Sci Bull,2023,68:5285352023 年 5 月第 68 卷第 14 期1722