481 / 2026-03-18 14:47:42

驱动极端气候事件的大尺度环流源地分析

极端事件,溯源,大气波动,气候变异,多尺度

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.17 气候变化驱动的大尺度环流变异与极端天气

揭示极端气候事件的驱动因素，关键在于识别影响极端事件的大气扰动源地及其生成和发展过程。传统方法存在一定局限：统计方法虽能识别与极端事件显著相关的潜在源地，但难以判断其是否通过有效的物理过程影响事件；波作用通量和罗斯贝波源等物理诊断量虽能揭示波动能量传播方向和强度，反映涡度变化对波动演变的影响，但难以清晰揭示波列初始扰动的生成源地及其增长过程。针对这一问题，本研究基于大气动力不稳定性理论（即非模态不稳定性，nonmodal instability）发展了适用于气候研究的大气波动溯源方法（简称为“气候动力溯源方法”），并结合数值模拟方法分析了影响北半球降水和温度异常的大气扰动源地及其季节内波动增长与传播特征。具体研究成果例如：在季节内尺度上，北美西部夏季降水异常可追溯至约十天前东亚—西北太平洋地区的初始扰动，该扰动由长江流域中上游对流活动激发并通过吸收背景动能迅速增长，形成东亚—北美遥相关过程；东亚冬季大范围降温可追溯至约两周前北极巴伦支海的初始扰动，该扰动通过斜压增长并向东南传播，引发寒潮过程。在近四十年气候变化的背景下，北美西部夏季干旱加剧与北太平洋风暴轴位置变化及天气尺度扰动动能减弱有关，并与太平洋年代际涛动（PDO）位相转变相关。本研究从大气波动溯源角度揭示了极端气候事件形成的动力学机制，并为改进极端事件预测的初始化方案提供了理论依据。