二十世纪强火山事件对中国温度变化的影响

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火山活动是影响年至年代际气候波动的重要自然驱动因素。中国气候受强火山喷发的影响极为显著,特别是年际至年代际尺度的气候异常与强火山喷发事件密切相关。本研究根据温度观测数据及火山活动年表,采取时序叠加和综合对比的分析方法,辨识了不同类型强火山喷发后中国温度变化的时空变化特征及区域差异;并利用CESM模式开展了不同背景场下的火山强迫试验,建立了各类强火山喷发后中国温度变化的空间型;进而,通过重建与模拟结果对比的手段,揭示了强火山事件驱动中国区域温度变化的动力机制,辨识了气候系统内部模态对温度变化的相关调制作用。主要研究结论如下:  1、不同区域的温度变化对火山喷发事件敏感性存在差异:东北和青藏地区对火山强迫最为敏感;冬半年温度变化明显的区域主要集中在青藏、东中部地区;夏半年温度变化受火山喷发影响较冬半年偏少,主要集中在青藏和东北,且各区域升、降温变化差异明显。  2、不同地理纬度的火山喷发对中国温度变化影响具有明显的空间差异:赤道和中低纬的强火山喷发后中国冬季降温最显著;而高纬度的强火山喷发后降温较弱。上述不同温度变化格局所对应的环流场显示:当冬季温度变化格局表现为东部降温西部升温时,长波槽脊发展,西伯利亚高压和阿留申低压加强。反之,则形成相反的温度变化空间格局。  3、CESM模式模拟的赤道两侧强火山喷发后的中国冬季温度变化空间型显示:火山喷发强度是造成温度变化幅度差异的最主要因素,不同的强火山喷发季节对中国冬季温度变化格局影响较小,主要影响青藏和东北两地;而海温场配置则是导致温度变化区域差异的重要原因。  4、不同类型强火山事件导致中国区域温度变化的机制为:4、5级的夏半年强火山喷发后,冬季极涡向亚洲东海岸南下,东亚大槽加深;地面西伯利亚高压和阿留申低压加强,冷空气易南侵中国大部分地区;4级强火山在冬半年喷发后,AO正位相,中国东部冬季异常偏暖;5级冬半年强火山喷发后,极涡显著加深,极涡向中国东北部延伸,中国各区域以降温为主;7级强火山喷发后极涡强烈发展,西伯利亚高压控制整个亚洲大陆东部,中国各区域降温均超过3℃。  5、仅以初始海温场作为对照因子的敏感性试验显示:El Ni(n)o现象对强火山效应的调制机制表现为夏半年火山喷发后极涡向太平洋中部延伸,导致中国东北地区冬季降温幅度减弱;冬半年火山喷发后,El Ni(n)o使得东亚大槽加深,中国东部降温幅度增大;La Ni(n)a现象的调制机制表现为海洋被暖性高压控制,极涡向欧洲西移延伸,东亚大槽削弱,中国东北部出现显著暖冬现象,同时中国西部的冷高压使西北和青藏两地降温明显。
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