Page 11 - 《高原气象》2023年第1期

1 期 韩笑笑等：“北极放大”现象驱动因素及其影响的研究进展综述 7
度冬季低温。 几周（Baldwin and Dunkerton， 2001）， 而不是秋季
然而， Screen and Simmonds （2013）在两个大气 海冰异常与冬季大气环流异常之间的数月。因此，
模型中发现， 1979 -2009 年， 中纬度大气环流与海 通过对流层-平流层耦合过程解释北极升温与中纬
冰减少之间无显著相关性。Barnes（2013）得出类似 度天气气候之间的联系也仍存在一定的争议。
的结论， 并认为阻塞频率在 1980 年后没有明显增 4 结论
加。此外， 目前的研究表明， 海冰异常产生的冷冬
主要发生在 2 月， 而对于整个冬季（12 月至次年 2 近几十年来， 在全球变暖的驱动下， 北极地区
月）， 大气波动的变化不显著（Peings and Magnus‐ 迅速升温， 升温速率可达全球平均速率的两倍， 被
dottir， 2014）。当在同一模式下模拟海冰时发现， 称为“北极放大”现象。气象学界采用卫星观测、 数
它对中纬度地区微弱的动力响应被热力响应抵消。 值分析、 模型模拟等多种研究方法探究“北极放大”
上述证据表明， 北极变暖和海冰消融对中纬度地区 现象的驱动因素及其对中纬度天气气候的影响。
阻塞事件的影响也可能并不十分显著， 证明北极升 目前公认的驱动因素归纳起来主要有以下几点：
温与中纬度极端天气气候的关联非常复杂， 仍需进 （1） 北极地区局地的温度反馈， 其中海冰-反
一步深入研究。 照率-温度正反馈曾被认为对北极放大贡献较大，
3. 2 北极秋季海冰减少对北半球大气环流的影响 然而最近的一些研究表明， 即使不考虑海冰的作
模型研究和观测数据表明， 北极秋季海冰减 用， 北极放大效应仍然存在。
少， 特别是巴伦支海-喀拉海海冰范围的减少， 调 （2） 由北极增温、 开阔洋面增多， 蒸发量增
节了其后秋冬季的大气环流， 加强西伯利亚高压， 多、 实际湿度增大导致的云和水汽正反馈。水汽是
这通常会给欧亚大陆东部带来严寒， 并与欧亚大陆 一种重要的温室气体， 水汽的增多使得到达地面的
雪 盖 的 增 加 有 关（Hopsch et al， 2012； Liu et al， 下行长波辐射增多， 使近地表升温。
2012； Overland et al， 2011）。Basu et al （2018）利用 （3） 大气和海洋极向热输送的增加。总热量
CMIP5模式模拟结果研究中发现在高纬度地区， 即 的输送以大气为主。低纬度增温增湿通过影响压
北极欧亚地区， 风暴在本世纪末更加强烈， 持续时 力场， 进而影响纬向风形成槽脊， 并进行热量和水
间更长， 而在温带地区由于急流和经向温度梯度的 汽的交换。在洋流输送方面， 由弗拉姆海峡和巴伦
减弱， 温带气旋的发生频率明显减少， 这是北极海 支海输送到北冰洋的温暖大西洋海水成为输送热
冰覆盖减少导致对流层下部经向温度梯度减小产 量的主要通道； 而由白令海峡输送的温暖太平洋海
生的结果。在模型研究中发现秋季延迟再冻结期 水由于盐度较低， 主要停留在北冰洋表面， 因此对
间， 北冰洋表面变暖伴随着热通量的增加和垂直稳 海冰的融化有重要作用。AMOC 也被认为与热量
定度的降低， 这可能会导致北极上空强风暴的发展 的极向输送有关， 并很大程度影响下一年海冰的分
（Jaiser et al， 2012）。这些研究进一步揭示了秋季 布。但最近一些研究结果表明， AMOC并不是海冰
海冰、 冬季雪盖、 大气环流和温度异常的相关性。 融化的驱动因素， 而是北极放大产生的结果。
Screen and Simmonds （2013）认为可以用对流层-平 （4） 中高纬度积雪的增加通过影响行星波的
流层的动力学联系来解释地表与冬季大气环流之 传播和大尺度环流系统影响北极变暖。
间的关系。对流层-平流层耦合是一个动力学过 目前由于数据资料的缺乏的研究方法的不同，
程， 大气环流平流层支和对流层支的耦合关系主要 气象学界对于“北极放大”现象的驱动因素的各理
取决于波活动， 行星波向上传播， 随后平流层极涡 论分歧较大。许多研究认为冰雪反照率反馈是驱
减弱并向下反馈到对流层（Baldwin and Dunkerton， 动北极放大现象的核心因素， 其他因素均通过海
2001）。Semmler et al （2016）认为， 北美和欧亚大 冰、 积雪融化间接影响北极放大。而有些研究则显
陆的冷却是由于海冰减少和较弱的西风气流风暴 示即使不考虑海冰的作用， 北极放大现象依然显
系统和行星波之间的非线性相互作用影响大气环 著。此外， AMOC影响北极放大的机制仍然无法确
流， 从而导致冬季期间能量向上传播增强， 削弱平 定。因此， 改进研究方法和提高数据的质量和准确
流层极涡。平流层极涡减弱后， 地表往往出现北极 性显得尤为重要。除此之外， 促进北极放大的各因
涛动负位相， 有利于冬季后期北半球大陆的降温 素之间存在异步特征， 若能够对各因素之间进行异
（Kim et al， 2014）。 步分析， 将会对北极气候变化甚至全球气候变化进
然而， 对流层-平流层耦合的时间尺度通常在 行更深入的理解和研究。