近日,物理海洋教育部重点实验室在Climate Dynamics期刊发表题为“Physical connection between the tropical Indian Ocean tripole and western Tibetan Plateau surface air temperature during boreal summer”(《热带印度洋三极子与青藏高原西部夏季表面气温的物理联系》)的最新研究成果,发现热带印度洋三极子对青藏高原西部夏季表面温度存在显著影响,并利用海-气耦合桥过程揭示了其内在物理机制。该成果由实验室/海洋与大气学院在读硕士研究生朱勉为第一作者,“筑峰人才工程”第一层次李建平教授和海洋与大气学院张亚洲副教授为共同通讯作者的科研团队合作完成。
青藏高原地形独特,对亚洲甚至整个北半球气候都有重要影响。印度洋是距离青藏高原最近的大洋,对于印度洋海盆一致模和印度洋偶极子对青藏高原气候变化的影响,前人已有研究,但是这些研究多关注印度洋对青藏高原地区降水的影响,而对温度的影响关注相对较少。
李建平教授团队2020年提出了印度洋三极子(Indian Ocean tripole, IOT)概念,指出IOT是热带印度洋海温异常第三模态,其一般在夏季达到成熟位相,空间上呈现出显著的三极子特征,是区别于印度洋海盆一致模和印度洋偶极子的独立海温模态。本研究进一步指出IOT与青藏高原西部夏季表面气温的显著物理联系(图1)。在IOT正位相,热带印度洋东部和西部地区的两支越赤道气流有利于增强印度洋北部西风异常,使得热带亚洲南部地区辐合增强,降水增多。通过凝结潜热释放,该地区作为一个大气热源在大气中高层可以激发一个亚洲大陆经向遥相关型。这个遥相关型作为海-气耦合桥梁,使热带信号在南亚高压南侧东风气流引导下,通过中东地区上空的南风通道传播到里海地区,并在背景西风作用下到达青藏高原西部,使得该地区局地出现正位势高度和反气旋环流异常。这样的异常环流配置会增加局地中高层大气厚度,进而促进表面气温的升高(图2)。
图 1 (a)基于GHCN数据的夏季IOT指数与表面气温的相关图。(b)IOT指数时间序列(蓝色)与基于GHCN数据的青藏高原西部((a)中绿色方框)表面气温区域平均(红色)的时间序列。(c, d)与(a, b)相同,但基于BEST数据。
图2 印度洋三极子影响青藏高原西部夏季表面气温的示意图。
该研究揭示了热带印度洋通过海-气耦合桥过程对青藏高原温度的影响,加深了对青藏高原温度变化背后驱动因素的认识,同时对进一步认识热带印度洋海温变率及其全球气候效应具有重要的科学意义。研究工作得到国家自然科学基金和崂山实验室共同资助。
文章引用:
ZHU M., Y. -Z. Zhang*, J. -P. Li*, T. Liu, Z. -L. Hou, and H. -L. Wang, 2024: Physical Connection between the Tropical Indian Ocean Tripole and Western Tibetan Plateau Surface Air Temperature during Boreal Summer. Climate Dynamics, online,https://doi.org/10.1007/s00382-024-07418-5.