【摘要】：本文主要利用NOAA提供的10.7cm太陽射電通量和NCEP/NCAR的再分析資料,研究了太陽活動對北半球冬季氣候的影響及可能機(jī)制。結(jié)果表明,太陽活動與北半球冬季氣候聯(lián)系緊密,但二者的關(guān)系深受年代際和年際氣候背景的影響。在年代際尺度上,我們發(fā)現(xiàn)太陽活動周的高低位相對應(yīng)著不同的太陽-氣候聯(lián)系,20世紀(jì)70年代末的年代際氣候轉(zhuǎn)折也調(diào)節(jié)著太陽活動對北半球冬季氣候的影響。在年際尺度上,太陽活動與氣候的聯(lián)系在平流層赤道緯向風(fēng)準(zhǔn)兩年振蕩(QBO)不同位相下存在顯著差異。主要得出了以下結(jié)論:(1)太陽活動在其強(qiáng)、弱時期對東亞冬季氣候的影響具有顯著的非對稱性特征,二者之間的聯(lián)系在太陽活動較強(qiáng)時期明顯強(qiáng)于太陽活動較弱時期。在強(qiáng)太陽活動時期,隨著太陽活動的增強(qiáng),平流層行星波異常向赤道傳播,高緯地區(qū)E-P通量輻散,平流層-對流層耦合導(dǎo)致中高緯度西風(fēng)及北極濤動(AO)出現(xiàn)一致的正響應(yīng),使得東亞大槽、西伯利亞高壓等冬季風(fēng)系統(tǒng)成員顯著偏弱,同時熱帶西北太平洋海溫異常偏冷,海陸熱力差異縮小,大氣環(huán)流經(jīng)向度的減弱,東亞冬季風(fēng)偏弱,使得東亞大部分地區(qū)氣溫顯著偏高,中高緯降水增多。而在弱太陽活動時期,太陽活動與東亞冬季大氣環(huán)流之間幾乎不存在顯著聯(lián)系。(2)太陽活動對北半球冬季氣候的影響具有明顯的年代際變化,二者的聯(lián)系在20世紀(jì)70年代末發(fā)生了轉(zhuǎn)折。1952-1978年,太陽活動主要通過厄爾尼諾/南方濤動(ENSO)影響熱帶太平洋的氣候,太陽活動強(qiáng)年,位于赤道中東太平洋的海溫通過調(diào)節(jié)對流活動,與大氣環(huán)流耦合形成正反饋,導(dǎo)致局地氣溫顯著變化。此外,太陽活動造成的ENSO型海溫異常也可能導(dǎo)致熱帶外地區(qū)行星波活動異常,使得極地的位勢高度顯著增高,極渦減弱,極地氣溫升高。而在1979-2011年,太陽活動主要通過調(diào)節(jié)平流層-對流層耦合影響歐亞和非洲大陸以及格陵蘭島,強(qiáng)太陽活動對應(yīng)AO正位相,中緯度地區(qū)緯向風(fēng)增強(qiáng),來自大西洋的暖平流導(dǎo)致歐亞地區(qū)氣溫升高,而伴隨著亞速爾高壓的加強(qiáng),影響北非的東北氣流得到加強(qiáng),導(dǎo)致當(dāng)?shù)貧鉁亟档?此外,AO正位相對應(yīng)極渦穩(wěn)定,不利于冷空氣南下,格陵蘭地區(qū)氣溫偏低。(3)赤道平流層緯向風(fēng)準(zhǔn)兩年振蕩(QBO)的相位對太陽活動的影響也具有調(diào)制作用,當(dāng)QBO為西風(fēng)態(tài)時,太陽活動主要在后冬對北半球冬季平流層中下層氣候產(chǎn)生影響,且這種影響主要體現(xiàn)在對極區(qū)的作用上,低緯度太陽信號微弱。2月,太陽活動對極區(qū)氣候的影響達(dá)到最強(qiáng),隨著太陽活動增強(qiáng),在行星波的作用下極夜急流與極渦顯著減弱,北半球環(huán)狀模(NAM)呈負(fù)異常,此外,中緯度出現(xiàn)深厚的異常西風(fēng)。而在QBO東風(fēng)位相下,前冬太陽活動主要改變北半球低緯度平流層的大氣熱狀況及大氣環(huán)流,12月太陽活動的影響達(dá)到最強(qiáng)。隨著季節(jié)進(jìn)程的推進(jìn),后冬太陽活動對熱帶大氣的影響逐漸減弱,開始通過調(diào)制平流層的行星波活動影響北半球高緯度大氣,這種影響在3月份已經(jīng)獨(dú)立于熱帶太陽信號而存在。
【圖文】：

冰島區(qū)域的影響已經(jīng)獨(dú)立于中低緯的太陽信號，形成一個閉合的正相關(guān)中心。然而在緯向風(fēng)上，太陽活動僅在二月份其存在顯著的線性關(guān)系，同時，，EP 通量對太陽活動的響應(yīng)也在 2 月份達(dá)到最強(qiáng)。我們可以看到，在 2 月份(圖 4-16d)，隨著太陽活動增強(qiáng)，平流層行星波存在向赤道的異常傳播，這使得 EP 通量在高緯度輻散，而在中緯度輻合，從而導(dǎo)致了圖 4-15d 中極夜急流增強(qiáng)，而中緯度西風(fēng)減弱。根據(jù)劉毅和陸春暉的研究[106],東風(fēng)態(tài) QBO 時，太陽活動的效應(yīng)主要集中的赤道平流層中高層，而北半球中高緯的環(huán)流主要受行星波的影響。這與我們的工作有一定的一致性，即都認(rèn)為強(qiáng)的太陽活動是增強(qiáng)的紫外輻射加熱了赤道地區(qū)的臭氧層

冰島區(qū)域的影響已經(jīng)獨(dú)立于中低緯的太陽信號，形成一個閉合的正相關(guān)中心。然而在緯向風(fēng)上，太陽活動僅在二月份其存在顯著的線性關(guān)系，同時，EP 通量對太陽活動的響應(yīng)也在 2 月份達(dá)到最強(qiáng)。我們可以看到，在 2 月份(圖 4-16d)，隨著太陽活動增強(qiáng)，平流層行星波存在向赤道的異常傳播，這使得 EP 通量在高緯度輻散，而在中緯度輻合，從而導(dǎo)致了圖 4-15d 中極夜急流增強(qiáng)，而中緯度西風(fēng)減弱。根據(jù)劉毅和陸春暉的研究[106],東風(fēng)態(tài) QBO 時，太陽活動的效應(yīng)主要集中的赤道平流層中高層，而北半球中高緯的環(huán)流主要受行星波的影響。這與我們的工作有一定的一致性，即都認(rèn)為強(qiáng)的太陽活動是增強(qiáng)的紫外輻射加熱了赤道地區(qū)的臭氧層
【學(xué)位授予單位】：成都信息工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P461.1

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本文編號：2647047