冬季黄渤海海上大风年代际变化特征及可能机制分析

【作者】 郭浩康； 秦璐； 于腾飞； 李春；

【机构】 烟台市气象局； 长岛国家气候观象台； 烟台市牟平区气象局； 山东省气象台； 中国海洋大学海洋与大气学院；

【摘要】 基于美国航空局的多平台交叉检验(Cross-Calibrated Multi-Platform,CCMP)3.1版海面风数据等资料,对冬季黄渤海海上大风频次年代际变化特征进行了分析,并探究了年代际尺度上的可能影响机制,结果表明:(1)冬季黄渤海及沿岸盛行西北风,海面风速明显大于陆面。冬季渤海、渤海海峡和黄海西北部的大风频次在1993至2008年增长趋势显著,2009年至今趋势变化不显著。(2)在去除数据趋势的年代际尺度上,从1996到2020年,当冬季黄渤海海上大风异常频发时,同年前期11月北大西洋SSTA表现为"+-+"位相的三极型分布特征,与经验正交函数分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)第一模态空间分布相似,与冬季黄渤海海上大风频次和风速异常显著正相关。偏相关分析表明,当去除冬季北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)信号影响后,11月北大西洋三极型海表面温度异常(sea surface temperature anomaly,SSTA)和冬季黄渤海海上大风频次间的关系明显减弱,NAO在该关系的建立中可能具有显著纽带作用。11月北大西洋"+-+"位相的三极型SSTA上空冬季850 h Pa形成负位相的NAO,同时250 h Pa上的Rossby波通量从北大西洋上空的异常低压向冰岛以南的异常高压传播,经地中海、乌拉尔山脉、贝加尔湖传向黄渤海至日本海一带。欧亚大陆1000 h Pa上整体温度异常偏低,在寒潮关键区形成异常冷低压中心,有利于冷空气在此处积累增强。黄渤海上空850 h Pa为经向温度梯度负异常,大气斜压性增强,利于高层冷空气下沉引起动量下传,产生寒潮大风。(3)在年代际尺度上保留趋势时,1993至2008年,11月巴伦支海北部和喀拉海海冰密集度异常(sea ice concentration anomaly,SICA)整体呈显著减少趋势。SICA偏少时,冬季北极涛动(Arctic Oscillation,AO)具有显著负位相,同期北极至乌拉尔山一带500 h Pa气压异常偏高,高空250 h Pa的大气Rossby波通量从北极关键区附近经贝加尔湖向黄渤海和日本海一带传播。同时异常强的乌拉尔阻塞高压利于引导北极冷空气南下,在寒潮关键区积聚,对流层低层1000 h Pa气温异常形成"暖北极、冷欧亚"的分布特征。在黄渤海850 h Pa上空存在经向温度梯度负异常,利于寒潮爆发和高层动量下传,近海表大风的频率和风速增大。反之11月北极关键区SICA偏多时,不利于增强海表大风。而2009年以来,11月北极关键区SICA维持在较低水平,趋势变化不再显著。且与冬季AO以及北极上空500 h Pa位势高度异常的关系均不再显著,乌拉尔山上空表现为异常低压,贝加尔湖上空为异常高压,不利于冷空气向寒潮关键区的输送及寒潮大风的爆发。综上所述,11月北大西洋三极型SSTA以及北极关键区SICA分别因气候系统内部变率,以及以全球变暖为主的外强迫引起的趋势变化,对冬季黄渤海海上大风相关的大气环流异常变化起到调控作用。更多还原