海洋性大陸海溫變率是年代際日本-太平洋型遙相關的成因獲揭示
近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室（LTO）研究員王春在團隊發現了海洋性大陸海溫能夠通過激發年代際太平洋-日本遙相關波列（年代際PJ 波列）影響東亞的氣候變率，并結合觀測、再分析資料以及數值模式試驗闡述了相關的物理機制。相關研究成果近日發表在Journal of Climate（《氣候學報》）上。
年代際PJ波列是低通濾波后東亞夏季850hPa風場的主導模態，其形態表現為位于南海和渤海的兩個反氣旋式中心和位于臺灣島的一個氣旋式中心。此PJ波列對應的環流形勢使其成為在年代際時間尺度上調控我國華南、華北地區降水和氣溫的重要模態。研究表明海洋性大陸海溫可以產生和維持年代際PJ波列，從而成為東亞氣候年代際預測的新預報因子。
海洋性大陸處于印太暖池區，該處活躍的對流活動和潛熱釋放表征海溫是驅動局地大氣環流的重要源頭。觀測和再分析資料表明，在年代際時間尺度上，海洋性大陸海溫能產生跨赤道的經向環流圈并在南海下沉，抑制當地大氣對流活動，進而在低層激發反氣旋式環流。該跨赤道的經向環流圈遵循Sverdrup平衡關系而維持。隨后，南海的反氣旋式環流與低層輻散作為羅斯貝波波源，產生波列沿著氣候態西南季風向北傳播到渤海（圖1）。該過程能被簡單線性斜壓模式（LBM）和更加逼近真實大氣狀態的大氣環流模式（CAM4）重現。
圖1 海洋性大陸海溫激發和維持年代際PJ 波列的機制示意圖。藍色（橙色）陰影和箭頭分別對應表面氣溫降低（升高）和氣旋（反氣旋式）式環流。
需要指出的是，PJ波列作為影響東亞氣候重要的遙相關型，其在年際和年代際上的形態有顯著不同（圖2）。首先，雖然二者都表現為經向排列的渦度三級子結構，但是年代際PJ波列較于年際要向赤道偏移約十個緯度。其次，受限于激發源的緯向范圍，年代際PJ波列主要沿著中國東部傳播。最后，年代際PJ波列缺少位于副熱帶的環流與梅雨潛熱釋放的耦合作用，使其無法同年際PJ波列一樣延展到日本島。年代際預測是氣候預測中復雜且重要的一環，該項研究為提高東亞氣候年代際預測能力提供了新的認知和途徑。
圖2 藍色陰影代表年代際PJ 波列，橙色陰影代表年際PJ 波列。SW、NPLWJ代表氣候態風場。綠色斜杠代表夏季梅雨帶。
該研究以博士研究生謝明媚為第一作者、王春在研究員為通訊作者、陳昇博士為合作者。本研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金重點項目、中國科學院戰略性先導科技專項等共同資助。
相關論文信息：Xie, M., C. Wang* and S. Chen, 2021: The role of the Maritime Continent SST anomalies in maintaining the Pacific-Japan pattern on decadal time scales. J. Climate. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-21-0555.1.
