干旱、半干旱地区积雪变化及其与气候变化的关系——以新疆维吾尔自治区为例

基于新疆维吾尔自治区喀什站和乌鲁木齐站1993-2012年积雪、辐射、气温和降水量数据,分析了干旱、半干旱地区不同时间尺度下积雪与地表反照率、地表净辐射、气温和降水量变化以及它们之间的关系.结果表明:年际变化中,干旱地区积雪首日提前,积雪终日延后,积雪天数、积雪深度和积雪指数增加,促进了地表反照率和降水量的显著增大,使地表净辐射和气温降低;半干旱地区积雪首日延后,积雪终日提前,积雪天数减少,积雪深度和积雪指数的增加使地表反照率显著增大,其中积雪天数的变化明显抑制了气温升高,相关系数为-0.49.季节变化中,干旱地区冬季积雪增加,尤其是积雪深度的增加引起了降水量、地表反照率的增大与地表净辐射、温度的降低;半干旱地区春季积雪增多,地表反照率增大,降水量减少,由于积雪的提前消融,导致地表净辐射增大,使得春季增温最快,而秋季积雪减少,其他气候因子呈增加趋势,冬季积雪增加引起了降水量和地表反照率的增大与地表净辐射的减少,导致温度降低,其中积雪深度的变化与地表反照率、地表净辐射和降水量显著相关,相关系数分别为0.51、-0.58、0.68.月尺度上,干旱、半干旱地区积雪和地表反照率都在1-4月降低,10-12月升高,而地表净辐射、气温和降水量均在1-6月增加,7-12月减少,其他月份均无明显变化.

南极海冰涛动对北半球夏季大气环流的影响

南极海冰首要模态呈现偶极子型异常,正负异常中心分别位于别林斯高晋海/阿蒙森海和威德尔海。过去研究表明冬春季节南极海冰涛动异常对后期南极涛动(Antarctic Oscillation,AAO)型大气环流有显著影响,而AAO可以通过经向遥相关等机制影响北半球大气环流和东亚气候。本文中我们利用观测分析发现南极海冰涛动从5~7月(May-July,MJJ)到8~10月(August-October,ASO)有很好的持续性,并进一步分析其对北半球夏季大气环流的可能影响及其物理过程。结果表明,MJJ南极海冰涛动首先通过冰气相互作用在南半球激发持续性的AAO型大气环流异常,使得南半球中纬度和极地及热带之间的气压梯度加大,在MJJ至JAS,纬向平均纬向风呈现显著的正负相间的从南极到北极的经向遥相关型分布。对流层中层位势高度场上,在澳大利亚北部到海洋性大陆区域,出现显著的负异常,在东亚沿岸从低纬到高纬呈现南北走向的“-+-”太平洋—日本(Pacific-Japan,PJ)遥相关波列,其对应赤道中部太平洋及赤道印度洋存在显著的降水和海温负异常,西北太平洋至我国东部沿海地区存在显著降水正异常和温度负异常;低纬度北美洲到大西洋一带存在的负位势高度异常和北大西洋附近存在的正位势高度异常中心,构成一个类似于西大西洋型遥相关(Western Atlantic,WA)的结构,对应赤道南大西洋降水增加和南撒哈拉地区降水减少。从物理过程来看,南极海冰涛动首先通过局地效应影响Ferrel环流,进而通过经圈环流调整使得海洋性大陆区域和热带大西洋上方的Hadley环流上升支得到增强,海洋性大陆区域特别是菲律宾附近的热带对流活动偏强,激发类似于负位相的PJ波列,影响东亚北太平洋地区的大气环流,而热带大西洋对流增强和北传特征,则通过激发WA遥相关影响大西洋和欧洲地区的大气环流。以上两种通道将持续性MJJ至ASO南极海冰涛动强迫的大气环流信号从南半球中高纬度经热带地区传递到北半球中高纬地区,从而对热带和北半球夏季大气环流产生显著影响。