从东太平洋到北非,北半球夏季欧亚遥相关的关键驱动因素
欧亚大陆是全球最大的陆地,拥有全球约70%的人口。然而,欧亚大陆的气候变化对全球变暖表现出极高的敏感性,自1950年以来,欧亚大陆的地表气温呈现出显著的上升趋势,并伴随着更频繁和更强烈的极端气候事件。这些极端事件与欧亚大陆的遥相关密切相关,一项新的研究探讨了欧亚夏季遥相关的动力起源,揭示了热带对流模式在驱动欧亚夏季遥相关中的重要作用。
热带对流与欧亚遥相关
热带对流在连接热带和温带地区方面起着重要作用,对流引起的大气异常可以引发大气波,从而传播到更高的纬度地区,影响中纬度天气系统并导致遥远的气候效应。而遥相关是指不同地区气候模式之间的长距离关系,在欧亚大陆,遥相关在北半球夏季尤为重要,因为此时热带对流达到顶峰。热带对流与中纬度环流之间的相互作用会影响急流的强度和位置,从而导致可能产生广泛影响的异常现象。
欧亚遥相关受到海陆气相互作用的显著影响,在不同海盆的海表温度波动会刺激热带对流异常,进一步导致欧亚遥相关的形成 ,同时,强烈的热带太平洋正海表温度异常会诱发更活跃的局部对流,导致横跨欧亚大陆的遥相关模式沿西风急流传播。
海洋表面温度异常的驱动机制
为了探究欧亚大陆夏季的遥相关如何与热带对流耦合, 以及驱动这些欧亚遥相关的热带对流的海洋起源,研究人员通过分析1979年至2021年的数据,利用最大协方差分析、经验正交函数分析和线性斜压模型等方法,分析热带对流模式的海洋起源。
研究发现两类关键的热带对流模式,分别为热带太平洋至非洲对流偶极子模态(TPAF)和热带太平洋至大西洋对流偶极子模态(TPAT)。
TPAF主要由赤道东太平洋的冷海温异常和北大西洋的暖海温异常共同驱动,赤道东太平洋指数的相关系数为0.7,北大西洋指数的相关系数为0.42。冷海温异常导致赤道东太平洋的对流抑制,而北大西洋的暖海温异常增强了从大西洋到北非的水汽输送,促进了北非的对流增强。TPAF通过激发北大西洋上空的罗斯贝波,导致下游的欧亚遥相关,表现为东欧和蒙古的地表气温正异常。
TPAT主要由赤道东太平洋的冷海温异常和印度洋偶极子负相位共同驱动,赤道东太平洋指数的相关系数为0.59,印度洋偶极子指数的相关系数为0.64。冷海温异常导致赤道东太平洋的对流抑制,而印度洋偶极子负相位限制了水汽输送到北非,导致墨西哥湾和赤道大西洋的对流增强。TPAT通过激发北美上空的罗斯贝波,导致下游的欧亚遥相关,表现为西欧和贝加尔湖地区的地表气温负异常。
尽管两种热带对流模式在赤道东太平洋和大西洋表现出相似的对流异常,但其在北非和大西洋的分布差异导致了不同的罗斯比波源位置,从而引发不同的欧亚遥相关。
这项研究的创新点是该研究揭示了热带对流模式在驱动欧亚夏季遥相关中的重要作用,并阐明了其海洋起源,这些发现为理解欧亚夏季气候的动力学机制和季节性预测提供了新的视角。
图 :两种临界对流模式的海洋起源
a回归到标准化 PC1 上的 SST(阴影;单位:°C)和发散风(黑色矢量;单位:ms −1)。灰色阴影表示青藏高原。b NAT(绿线)、EEP(粉红线)、PC1_Rec(黑色虚线)指数和 PC1(条)的逐年标准化时间序列。图例显示了指数与 PC1 指数之间的相关系数和均方根误差。c与a相同,但用于 PC1_Rec。d – f与a – c相同,但用于 PC2。白色阴影表示通过 90% 置信水平的SST 的回归系数。
参考文献:Zhiwei Zhu, Liaoyuan Shao, Rui Lu & Wenjian Hua ,Two contrasting tropical convection modes from the eastern Pacific to northern Africa that drive Eurasian teleconnections in boreal summer. npj Climate and Atmospheric Science volume 8, Article number: 56 (2025) ,doi:10.1038/s41612-025-00944-x