太平洋-北美型遥相关(PNA)是北半球中高纬大气最显著的遥相关模态之一。在PNA的发生发展机制中,目前普遍认可的除了大气内部作用之外,主要是来自El Niño-南方涛动(ENSO)的作用。然而,我们最近的研究(Zhang & Liang 2021)表明,南中国海也是PNA发生的一个重要源地。
本研究利用基于第一性原理严格推导的定量因果推断工具——梁氏信息流,首次揭示了南海对PNA的因果作用。从海表温度距平(SSTA)到PNA指数的信息流除了再现了ENSO的因果作用外,在南海同样呈现了一个明显的大值区或因果中心(如图1示)。南海对PNA的因果性具有很强的局地性,并对于不同时间段和不同资料都很稳健;另外,基于多变量信息流的因果推断表明,南海对PNA的因果作用是独立于ENSO的。通过分析南海区域平均SSTA到250hPa和500hPa位势高度距平的信息流(如图2示),南海的影响确实能到达太平洋-北美区域。
为验证新揭示的因果作用,我们设计了一系列敏感性数值试验。结果表明,较强的正(负)南海SSTA会激发正(负)位相的类PNA响应(如图3示,以正位相为例)。该响应由前兆反气旋(气旋)中心引导,沿急流波导传播,而后在急流出口区频散,将能量带到太平洋和北美。研究还诊断了Rossby波源,结果表明,正(负)南海SSTA在南海北部产生负(正)波源,从而激发引导响应波列的反气旋(气旋)中心。
本研究表明,在对PNA做动力学研究以及预报时,南海的作用很重要,不可忽视。
发表评论