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冬季北极涛动对东亚表面温度的持续异常影响

董仕 肖子牛

董仕, 肖子牛. 冬季北极涛动对东亚表面温度的持续异常影响. 应用气象学报, 2015, 26(4): 422-431. DOI: 10.11898/1001-7313.20150404..
引用本文: 董仕, 肖子牛. 冬季北极涛动对东亚表面温度的持续异常影响. 应用气象学报, 2015, 26(4): 422-431. DOI: 10.11898/1001-7313.20150404.
Dong Shi, Xiao Ziniu. The persistent impact of winter arctic oscillation on the East Asian surface air temperature. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(4): 422-431. DOI:  10.11898/1001-7313.20150404.
Citation: Dong Shi, Xiao Ziniu. The persistent impact of winter arctic oscillation on the East Asian surface air temperature. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(4): 422-431. DOI:  10.11898/1001-7313.20150404.

冬季北极涛动对东亚表面温度的持续异常影响

DOI: 10.11898/1001-7313.20150404
资助项目: 

国家自然科学基金项目 41175051

国家重大科学研究计划 2012CB957804

详细信息
    通信作者:

    肖子牛,email: xiaozn@cma.gov.cn

The Persistent Impact of Winter Arctic Oscillation on the East Asian Surface Air Temperature

  • 摘要: 利用1950—2013年NCEP/NCAR再分析资料和哈德莱中心的海表面温度资料,统计分析了冬季北极涛动 (AO) 对东亚表面温度的影响。研究发现:冬季AO正位相时,东亚大槽减弱,西伯利亚高压减弱,低层风场异常偏南,东亚冬季风减弱,东亚冬季风区温度升高,而负位相时情况相反。冬季高纬度大气变率大,冬季逐月AO与东亚冬季温度的关系表明1月、2月AO分别与东亚表面温度的相关关系皆可持续2个月以上;AO正位相时,西太平洋海温和东亚表面温度均有所升高,由于海洋运动和变化具有缓慢性和持续性,西太平洋海温可以承载长达4个月的AO信号,西太平洋海温可持续影响东亚地区温度,导致AO持续影响东亚表面温度。
  • 图  1  1951—2013年冬季AOI与同期异常表面温度相关分布

    (方框为受AO影响最显著的东亚地区,阴影区达到0.01显著性水平)

    Fig. 1  Correlation between AO index and surface air temperature anomalies in winter during 1951-2013

    (the box denotes the target area influenced by AO, the shaded denotes passing the test of 0.01 level)

    图  2  1951—2013年冬季AO正位相表面异常温度 (单位:K) (a),500 hPa位势高度场 (单位:gpm) (b),1000 hPa风场 (箭头) 和海表面气压 (等值线,单位:hPa) (c) 的异常分布及冬季AO负位相表面异常温度 (单位:K) (d),500 hPa位势高度场 (单位:gpm) (e),1000 hPa风场 (箭头) 和海表面气压 (等值线,单位:hPa) (f) 异常分布

    (方框为受AO影响最显著的东亚地区,阴影区达到0.01显著性水平)

    Fig. 2  Surface air temperature anomalies (unit:K) (a), 500 hPa geopotential height (unit: gpm) (b), 1000 hPa wind (vectors) and sea level pressure (unit: hPa) (c) based on the positive phase of wintertime AO during 1951-2013, Fig. 2d, Fig. 2e, Fig. 2f are the same as in Fig. 2a, Fig. 2b, Fig. 2c, but for the negative phase of wintertime AO

    (the shaded denotes passing the test of 0.05 level, the wind is significant at 0.05 level)

    图  3  1951—2013年冬季东亚平均表面温度距平 (a) 与AOI (b) 的变化

    Fig. 3  The average surface air temperature anomalies in East Asia (a) and AO index (b) in winter during 1951-2013

    图  4  1951—2013年1月AOI与1951—2013年1月 (a)、2月 (b)、3月 (c)、4月 (d) 的太平洋和大西洋海温相关分布及1951—2013年2月AOI与1951—2013年2月 (e)、3月 (f)、4月 (g)、5月 (h) 的太平洋和大西洋海温相关分布

    (阴影表示达到0.01显著性水平)

    Fig. 4  Correlation between AO index in Jan and Pacific-Atlantic sea surface temperature in Jan (a), Feb (b), Mar (c), Apr (d) during 1951-2013, correlation between AO index in Feb and Pacific-Atlantic sea surface temperature in Feb (e), Mar (f), Apr (g), May (h) during 1951-2013

    (the shaded denotes passing the test of 0.01 level)

    图  5  1951—2013年1月AO正位相 (a)、负位相 (b) 1000 hPa异常风速,1951—2013年2月AO正位相 (c)、负位相 (d) 1000 hPa异常风速

    (风场达到0.05显著性水平)

    Fig. 5  1000 hPa wind anomalies based on positive (a) and negative (b) phases of AO in Jan during 1951-2013 and 1000 hPa wind anomalies based on positive (c) and negative (d) phases of AO in Feb during 1951-2013

    (the wind is significant at 0.05 level)

    图  6  1951—2013年1月WPSST与1月 (a)、2月 (b)、3月 (c)、4月 (d) 的东亚异常表面温度相关分布及1951—2013年2月WPSST与2月 (e)、3月 (f)、4月 (g)、5月 (h) 的东亚异常表面温度相关分布

    (方框为受AO影响最显著的东亚地区,深色和浅色阴影分别表示达到0.01和0.05显著性水平的正相关区域)

    Fig. 6  Correlation between WPSST in Jan and Asian surface air temperature anomalies in Jan (a), Feb (b), Mar (c), Apr (d) during 1951-2013, correlation between WPSST in Feb and Asian surface air temperature anomalies in Feb (e), Mar (f), Apr (g), May (h) during 1951-2013

    (the box denotes the target area influenced by AO, heavy and light shaded areas denote the positive correlation passing the tests of 0.01 and 0.05 levels, respectively)

    表  1  1951—2013年冬季AOI滞后相关系数

    Table  1  AO index lagged correlations in winter during 1951-2013

    时间段及物理量 1950—2012年12月AOI 1951—2013年1月AOI 1951—2013年2月AOI
    1951—2013年1月AOI 0.388**
    1951—2013年2月AOI 0.100 0.367**
    1951—2013年3月AOI 0.054 0.096 0.280*
    1951—2013年4月AOI -0.045 -0.054 -0.074
    1951—2013年5月AOI 0.088 0.050 -0.027
      注:*, **分别表示达到0.05, 0.01显著性水平。
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    表  2  1951—2013年冬季AOI与同期及后期东亚异常表面温度的相关系数

    Table  2  Correlation between winter AO and Asian surface air temperature anomalies during 1951-2013

    时间段及物理量 1950—2012年12月AOI 1951—2013年1月AOI 1951—2013年2月AOI
    1950—2012年12月TEA 0.421**
    1951—2013年1月TEA 0.423** 0.620**
    1951—2013年2月TEA 0.244 0.303* 0.562**
    1951—2013年3月TEA 0.114 0.310* 0.526**
    1951—2013年4月TEA 0.309* 0.318** 0.356**
    1951—2013年5月TEA -0.007 0.256* 0.266*
    1951—2013年6月TEA 0.037 0.015 0.048
      注:***分别表示达到0.05, 0.01显著性水平。
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    表  3  1950年1月—2013年12月AOI和WPSST自相关系数

    Table  3  Autocorrelation of AO index and WPSST from Jan 1950 to Dec 2013

    滞后长度/月 AOI自相关系数 WPSST自相关系数
    1 0.430 0.790
    2 0.174 0.647
    3 0.010 0.565
    4 -0.105 0.513
    5 -0.193 0.469
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-14
  • 修回日期:  2015-03-20
  • 刊出日期:  2015-07-31

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