北极涛动驱动的冬春欧亚陆面变量异常及其机理

北极涛动(Arctic Oscillation,AO)作为北半球冬季中高纬度大气环流年际变率的主模态,是气候可预测性的重要来源之一。然而,AO对中高纬度地表温度、土壤湿度、积雪等陆面特征变量的影响缺乏系统研究。本文基于ERA5和ERA5-Land再分析资料,通过回归分析和物理过程诊断,揭示了AO对冬春欧亚陆面变量的影响规律和机理。结果发现:伴随正位相的AO,欧亚地表温度呈现南北偶极型分布,即欧亚北部地表异常增暖,而欧亚南部地表异常变冷;而积雪和土壤湿度异常则总体呈现南北向三极型空间分布,即中纬度地区积雪覆盖和雪深异常减小、土壤异常干燥,而高纬度地区雪深异常增加、土壤异常湿润,低纬度地区积雪覆盖和雪深异常增加、土壤异常湿润。AO相关的大气环流异常主导的异常水汽输送驱动了上述欧亚陆面变量异常的形成。欧亚北部(南部)水汽的异常辐合(辐散)引起整层水汽和云量增加(减少),导致向下长波辐射增加(减少),使得北部(南部)地区地表异常增暖(变冷)。同时,异常水汽输送引起的降雪和降水异常导致了积雪和土壤湿度异常空间分布的形成。水汽的异常辐散(辐合)引起降雪或降水减少(增加),导致了欧亚中纬度地区(高纬和低纬度)积雪覆盖、雪深、融雪和土壤湿度异常减少(增加)。此外,AO驱动的积雪覆盖异常通过冰雪反照率反馈加剧了青藏高原地表温度异常。