模式垂直分辨率对模拟ENSO遥相关的影响

模式分辨率对气候模式的模拟效果具有重要影响。然而,当前模式开发对于垂直分辨率的重视不够。以ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)遥相关为例,利用CESM(Community Earth System Model)模式,探究不同模式垂直分辨率设置下模式模拟的ENSO对平流层、对流层影响的差异,评估模式垂直分辨率在气候模拟中的重要性。结果表明,提高垂直分辨率可以显著改进模式对ENSO遥相关的模拟能力。以ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)第五代再分析数据集(ERA5)为参照,ENSO对纬向平均温度的影响在北半球中高纬地区冬季呈现出“负正负”的三极子模态。CESM默认的垂直分辨率设置(L66)不能模拟出这一模态,而提高模式垂直分辨率(L103)后则可以较好地模拟出这个模态。对于水平分布而言,L66模拟的ENSO在对流层的信号与再分析资料相比明显偏强,L103则可以显著改善。同时,L103对ENSO影响平流层的模拟效果也比L66有所改善。进一步分析发现,L103模拟的行星波从对流层向平流层的传播更强,更接近再分析资料。提高垂直分辨率可以改善模式对大气波活动以及平流层-对流层动力耦合的模拟,重视模式的研发。

春季厄尔尼诺快速衰减对华北夏季降水的影响

利用再分析的陆地降水、环流和辐射数据,以及表征大气波动的指数,对比了1951—2020年期间El Nino春季快速衰减年和缓慢衰减年的东亚环流和华北夏季降水异常情况,并从大气波动强度的角度探讨了为何El Nino在一些年份的春季会发生快速衰减。结果表明,相较于其他不发生El Nino衰减的年份,El Nino春季快速衰减年华北7、8月的降水量显著偏多,尤其是8月;而El Nino缓慢衰减年夏季,华北降水相较其他年份偏多不明显。El Nino春季快速衰减年6—8月850 hPa上菲律宾到南海存在异常反气旋,其强度强于El Nino缓慢衰减年;El Nino春季快速衰减年8月500 hPa西太平洋副热带高压(西太副高)显著偏北,而缓慢衰减年西太副高偏北的特征不明显,而是以偏西为主;200 hPa副热带西风急流在El Nino春季快速衰减年8月显著偏北,而在El Nino缓慢衰减年中反而略偏南;El Nino春季快速衰减年6—8月沃克环流显著偏强,相比之下El Nino缓慢衰减年沃克环流偏强的特征要弱很多。上述环流异常特征为El Nino春季快速衰减年华北7—8月降水异常偏多提供了有利条件。通过近地面风场合成分析发现,春季El Nino快速衰减月前后,赤道中西太平洋异常东风爆发非常明显,而El Nino缓慢衰减年的异常东风信号较弱。春季El Nino快速衰减前印度洋对流活动非常强盛,并向海洋性大陆传播,这种对流可能通过不断激发大气波动,继而引发近地面东风爆发,最终导致El Nino出现快速衰减。

IPCC AR6对地球气候系统中反馈机制的新认识

气候反馈反映了气候系统内部对外界干扰的适应过程,在很大程度上影响对未来气候变化的预估。本文对政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)中有关气候反馈的内容进行了梳理。相比第五次评估报告(AR5),AR6对云反馈的认识有了较大提高,尤其是副热带海洋上空低云的反馈。AR6认为在高信度上云反馈参数为正值,即对气候变化起到一种放大效应。不过,云反馈的不确定范围在所有反馈机制中依然是最大的。除了普朗克反馈外,其他反馈机制(包括水汽、温度直减率、地表反照率、云、生物地球物理和非CO_(2)生物地球化学反馈)均在正值区间或零附近,总体上对气候变化起到放大效应。AR6对总的气候反馈的估计值为-1.16 W·m^(-2)·℃^(-1),5%~95%的置信区间为[-1.81,-0.51]W·m^(-2)·℃^(-1)。随着气候平均态的增暖,气候反馈参数很可能会更靠近正值。

平流层向对流层传输过程对中国东部夏季地表臭氧的影响

基于最新的ERA5再分析资料、IAGOS飞机航测数据、地表观测数据以及模式模拟研究发现,平流层向对流层的传输(STT)对中国东部地区夏季的臭氧污染具有重要作用.一次典型STT过程表明, STT对南京夏季地表臭氧的贡献约为10 ppbv.根据2011~2017年的统计数据,我们发现夏季在南亚高压和副热带高压之间存在一个气旋性的通道,将平流层空气向对流层输送,从而影响中国东部地区近地面臭氧.我们的结果为中国东部地表臭氧的预测和控制提供了重要信息.