大气涛动:
欧亚大陆的寒潮等冷空气活动均与极地涡旋强弱及位置变化有着紧密的联系,极区及西伯利亚等冷源区的大气活动也直接影响我国及东亚的气温和降水变化。早在上世纪初,人们就发现大气中存在一些持续时间很长的永久性和半永久性大气涡旋活动中心,其中有的像“翘翘板”上下摆动变化。人们称之为“涛动”或“偶极子”,也就是对于处于高纬与中纬一对低气压与高气压涡旋活动,当其中之一气压或温度升高时,必然有另一个气压或温度降低,即极区气旋性涡旋(低气压)系统与中纬反气旋性涡旋(高气压)系统呈一对低气压与高气压环流间的“翘翘板”变化。每一个涛动都与一对涡旋活动中心有关,附图显示的就是与极涡有关的北极涛动对北半球天气气候的影响。除北极涛动外,还有徳国气象学家沃克(walker)在上世纪二十年代,提出的三大涛动,其中的北大西洋涛动(nao),反映的是北大西洋地区海平面气压场在南北方向的持续的反相变化,主要与冰岛低压和亚速尔高压的年际变化有关;北太平洋涛动(npo)与阿留申低压和北大平洋副热带高压年际变化有关;南方涛动(so)则反映了东南太平洋和印尼地区之间的反相气压变化,也与这二个地区的涡旋活动中心有关。在此基础上,人们研究了三大涛动与南亚和东亚夏季降水的关系。以后又发现了南方涛动与厄尔尼诺关系密切,故将so扩充为en-so。上世纪末提出的“北极涛动(ao)”和“南极涛动(aao)”, 则更是直接与极涡有关,它反映北极或南极与中纬度地区海平面气压的反向变化关系。这些“涛动”的活动及其异常对全球大气环流都会发生影响,也必然会影响中国的天气气候。2009年—2012年,北极涛动指数由原来的正值变成负值,也就是北极地区气压偏高,中纬度地区气压偏低,导致了北半球大范围异常寒潮天气的出现;而在此期间亚欧寒冷、北美偏暖则主要与北极极地涡旋“偏心”,偏向于亚欧一侧有关。
a. 低位相 b. 高位相
附图:北极涛动低位相时大气环流和天气变化(高位相时相反)。图中给出了气压、风场和降水变化。蓝色表示温度异常偏低的区域,暖色表示温度异常偏高的区域。
中国气象科学研究院 陆龙骅 研究员 2012-03-13