春末、夏初东亚中高纬土壤温度变化与东亚夏季气候异常的关系

发布时间：2020-05-29 18:21

【摘要】：本文是在中国科学院战略性先导科技专项(项目编号:XDA05110203)的资助下完成的。本文从欧亚大陆北部前冬积雪—东亚夏季气候“隔季相关”出发,重点分析了积雪刚消融后,即春末夏初,东亚中高纬土壤温度异常对东亚大气环流的影响。围绕这一问题,本文的主要研究工作和结论如下所示。(1)由于东亚中高纬观测土壤温度资料稀缺,本文首先以一套俄罗斯土壤温度历史观测资料RHSTD为基础,分析了四套土壤温度产品(ERA-Interim再分析资料、两套陆面模式离线运行产品ERA-Interim/Land和MERRA-Land、以及一套二十世纪再分析资料NOAA-CIRES 20CR)在东亚中高纬的可靠性,并重点关注春、夏季,发现:ERA-Interim/Land,简记为ERA-Land,很好地反映了该地区土壤温度的气候态、季节循环和年际变化,但它的年际变率(标准差)在该地区代表性稍差。(2)借助前述31年的ERA-Land地温和一套不够精细但有100多年的NOAA-CIRES地温,本文分析了东亚中高纬春、夏各层地温的时空变化特征,发现该地区近30年春、夏各层地温的EOF第一模态为全区一致增暖。进一步分析显示,春季各层地温的增暖属于长期趋势变化,并可能与全球增暖有关。夏季0~30cm地温的增温以年代际变化为主,且与30~60年波动有关,并在1998年前后发生年代际突变,而100~200cm地温的增暖与长期趋势变化关系更大,30~100cm地温两者兼而有之。另一方面,在扣除近30年的增暖趋势后,春季各层地温还存在显著的6~8年波动,而夏季有明显的年际变化,但不存在显著的年际变化周期。(3)最后,本文分析了东亚中高纬地温异常对东亚环流的影响,发现:春季贝加尔湖地区地温正异常时,同期局地对流层中上层气温和位势高度均偏高,南北两侧则偏低,中纬度(高低纬)纬向风减弱(增强),西风急流减弱。同时,东亚沿岸对流层低层有异常北风。夏季地温与环流也有类似关联,但较弱。其次,春季关键区,即贝加尔湖地区,地温异常对东亚环流的影响只能维持1~2个月。然而,当春末、夏初东亚中高纬地温正异常时,夏季副热带西风急流偏弱,西太副高强度偏弱、位置偏南。对应地,我国东部夏季降水自北向南易出现“-+-+”分布型。除了上述的地温同位相变化(EOF第一模态)外,地温南北反位相的变化(EOF第二模态)对西风急流的南北位移也有影响。
【图文】：

气候效应,土壤温度,土壤湿度

盖和印度夏季风的桥梁。1.4 土壤温度和湿度异常对气候的影响1.4.1 土壤湿度对气候的影响土壤湿度是重要的陆面状态变量，会通过蒸发和改变地表反照率影响地表对大气的加热和水汽供应。当土壤湿度偏大时，地表蒸发增加和反照率降低。Sellers[39]指出，土壤湿度存在潜在的正、负反馈机制。当土壤湿度为负异常时，地表潜热减小，地表温度增加，感热通量大，地表净辐射减少，导致局地云量、降水量和水汽辐合减少，从而引起土壤湿度进一步减少，即为正反馈。另一方面，减少的云量还导致日照和净辐增加，即为负反馈。马柱国等[40]指出，土壤湿度会改变地表的反照率（通过改变土壤的颜色）、土壤的热容量、地表的蒸发和植被的生长状况，从而影响地表能量、水分的再分配，并对气候产生影响。就华北地表热通量而言，，湿年蒸发大，导致土壤湿度明显低于干年，干年土壤温度高又使地表感热通量大于湿年；由于湿年云量大、地温低，直接辐射和长波辐射都小，干湿年地表净辐射相差不多[6]。

土壤湿度,物理图像,气候变化

盖和印度夏季风的桥梁。1.4 土壤温度和湿度异常对气候的影响1.4.1 土壤湿度对气候的影响土壤湿度是重要的陆面状态变量，会通过蒸发和改变地表反照率影响地表对大气的加热和水汽供应。当土壤湿度偏大时，地表蒸发增加和反照率降低。Sellers[39]指出，土壤湿度存在潜在的正、负反馈机制。当土壤湿度为负异常时，地表潜热减小，地表温度增加，感热通量大，地表净辐射减少，导致局地云量、降水量和水汽辐合减少，从而引起土壤湿度进一步减少，即为正反馈。另一方面，减少的云量还导致日照和净辐增加，即为负反馈。马柱国等[40]指出，土壤湿度会改变地表的反照率（通过改变土壤的颜色）、土壤的热容量、地表的蒸发和植被的生长状况，从而影响地表能量、水分的再分配，并对气候产生影响。就华北地表热通量而言，湿年蒸发大，导致土壤湿度明显低于干年，干年土壤温度高又使地表感热通量大于湿年；由于湿年云量大、地温低，直接辐射和长波辐射都小，干湿年地表净辐射相差不多[6]。
【学位授予单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P461.4

【参考文献】