Page 6 - 《高原气象》2023年第1期
P. 6

高     原      气     象                                 42 卷
              2
             及赵进平等（2015）研究表明， 21 世纪以来， 北极地                      戴维斯海峡海冰大幅度下降导致格陵兰阻塞事件
             区地表温度增加速率是全球平均水平的 2 倍， 被称                          显著增加， 北美东部出现强烈冷异常。Mills et al
             为“北极放大”现象。特别是 1998 -2012 年， “北极                   （2016）基于模型研究发现， 秋季北极阿拉斯加海洋
             放大”现象进一步增强， 北极变暖速率达全球平均                            感热通量异常可形成行星波模式， 向下游传播到北
             水平的 6 倍（Huang et al， 2017）。图 1 显示 1963 -           美地区， 造成美国东部冷异常。Kug et al （2015）发
             2012 年间北半球高纬度地区年平均温度变化。增                           现， 1979/1980 -2013/2014 年 12 月至次年 2 月期间，
             温呈现极向增加的特征， 与北极放大一致。增温最                            北极阿拉斯加海表温度正异常与美国东部低温和
             强烈的地区位于北冰洋， 增温幅度为 2~4 ℃。北极                         位 势 高 度 场 呈 负 相 关 。 美 国 东 部 冷 事 件 对 应
             地区对温度变化较为敏感的原因是雪盖和海冰对                              250 hPa 异常的位势高度场， 东北太平洋或格陵兰
             于近地面温度的升高极为敏感。据研究， 在北极变                            岛上空的高脊与北美中部和东部的低槽组成冬季
             暖的同时， 海冰范围以每 10 年 3. 8% 的速率持续减                     气候波， 影响北美地区气候。北极变暖还会对大
             少， 而多年海冰减少速度更快， 为每 10 年减少                          气环流的相互作用过程产生影响， 使中纬度地区
             11. 5%， 雪盖和冰川也有不同程度的减少（Comiso                      极 端 事 件 增 多（Overland et al， 2011）、 冬 季 严 寒
             and Hall， 2014）。                                  （Screen， 2017）， 使赤道太平洋表面冷却（Kosaka
                                                                and Xie， 2013）等。
                                                                    北极变暖是全球变暖持续的一个不可避免的
                                                                方面， 且对北极影响中纬度天气气候机制的认识是
                                                                提升中纬度天气预报的重要途径， 因此有关“北极
                                                                放大”现象驱动因素的相关研究在近些年来成为气
                                                                象学界研究的重点。“北极放大”现象的驱动因素较
                                                                为复杂， 目前尚未明确定论。一些学者认为， “海
                                                                冰-反照率反馈”是驱动“北极放大”现象的核心因
                                                                素（Dai  et  al，  2019；  Graversen  et  al，  2014；  Screen
                                                                and  Simmonds，  2010；  Taylor  et  al，  2013；  Hall，
                                                                2004）， 海冰反照率反馈将海冰的消失与北极对流
                                                                层低层变暖以及随后的海冰融化联系起来， 其他
                                                                因素均通过海冰、 积雪融化间接影响“北极放大”
               图1 1963 -2012年间年平均气温变化（单位： ℃）（引自                 现象（Dai et al， 2019）。也有研究表明， 温度反馈
                               Walsh， 2014）                     的贡献最大， 其次才是海冰反照率反馈（Pithan
              Fig. 1 Change of annual air temperature from 1963 to 2012.  and Mauritsen， 2014）， 在没有海冰反照率反馈的
                        Unit： ℃ （cited from Walsh， 2014）
                                                                情 况 下 北 极 放 大 现 象 依 然 显 著（Alexeev  et  al，
                  北极是全球气候系统重要的“指示器”（Walsh，                      2005）。也有学者认为云和水汽反馈同样非常重要
             2014）。北极气候变化会导致一系列气候效应， 对                         （Ghatak and Miller， 2013）。除北极局地的反馈作
             中纬度地区甚至全球气候产生影响。有研究表明，                             用外， 大气与海洋的极向输送对北极放大的作用
             北极变暖增加了高空的位势高度， 增强了乌拉尔山                            也受到越来越多的关注（Messori et al， 2018； Polyakov
             附 近 的 高 空 脊 ，  并 使 西 伯 利 亚 高 压 得 到 加 强             et al， 2017）。
             （Cheung et al， 2013； Cohen et al， 2014b）。西伯利           本文将梳理近些年研究成果， 总结北极气候变
             亚高压持续时间增加并向东亚地区扩展， 使东亚冬                            化对中纬度地区的影响， 并重点介绍海冰反照率反
             季沿海地区和邻近海域冷平流增强， 东亚冬季风系                            馈、 云和水汽反馈及热量和水汽的极向输送三者对
             统（East Asian Winter Monsoon， EAWM）显著增强，           “北极放大”现象的作用。最后提出目前尚存在的
             范围扩展到内陆地区， 有利于冷空气向东亚地区输                            争议和问题。
             送（Bueh， 2011）， 形成“暖北极-冷欧亚”的格局                      2  “北极放大”现象的主要驱动因素
             （Cohen et al， 2014a； Kim et al， 2014）。除东亚和
             欧 洲 外 ， 北 极 变 暖 对 北 美 地 区 也 有 很 大 影 响 。                北极地区快速升温的直接驱动因素是能量收
             Chen and Luo （2017）发现由于北极变暖， 巴芬湾、                  支失衡。气象学界采用了模式模拟、 气象卫星观
   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11