Hadley环流趋势分析及其局地环流圈时空变化特征

Hadley环流的存在对维持全球气候系统能量、动量以及水汽等的平衡起着重要作用。然而不同资料、模式给出的冬季北半球Hadley环流在过去50多年中的变化趋势却存在差异、甚至彼此矛盾。此外，局地的Hadley环流圈还与当地气候、环境关系密切。但目前绝大多数工作只关注于纬向平均的Hadley环流，对其在水平方向上的分布以及各局地环流圈的研究不足。本项目将在研究Hadley环流水平分布的基础上，分析全球变暖背景下各局地环流圈和Hadley环流的变化趋势以及影响二者的可能机制。为此本工作将借助EOF等统计分析方法和新的动量指数分析Hadley环流的空间分布特征。这方面工作的开展将为了解Hadley环流提供一个新的视角，有助于理解全球气候现状和预测未来气候变化。

Hadley环流圈在地球气候系统中占有重要位置，它对角动量、水汽、热量等的向极地输送起着重要作用。很多作者对此进行了广泛的研究。Quan等, 2004; Tanaka等,2004; Mitas和Clement, 2005）指出北半球冬季Hadley环流在最近几十年强度增强，而夏季强度基本不变。那么春秋季Hadley环流的变化特征如何呢？此外，以往研究多关注纬向平均的Hadley环流，其在不同季节的水平分布有何特征，影响其变化的因子又有哪些？本工作主要围绕这三方面进行。.1.春季Hadley环流与冬季相似，存在明显的增强的趋势，而秋季与夏季一致，强度变化趋势不明显。此外，Hadley环流在四个季节的年际变化均包含着对称模态。这些对称模态在全年的分布大致相同，代表了Hadley环流的年际变化，并与ENSO在年际尺度上相关显著。春季比较特殊，它同时与年际和年代际尺度上的ENSO关系密切，与之对应的两个模态分布均大致关于赤道对称，只不过其活动中心符号与其他季节相反。除了对称模态，还包括关于赤道非对称的模态分布。该模态具有明显的年代际变化趋势，它的分布与各季节指数的线性变化趋势分布基本一致。同时它还与对应季节海温的年代际变化相关显著。所以，每年经向环流圈是由年代际趋势模态叠加对称分布的模态上组成的..2.本工作的另一方面是基于动量指数讨论Hadley环流圈的水平分布。需要补充的是质量流函数和动量指数所给出的Hadley环流强度时间序列之间的相关系数均为0.7左右，即二者均能表征Hadley环流，且动量指数可以给出Hadley环流的水平分布。四个季节的Hadley环流均由对称和非对称部分组成。前者对应季风分布区域，其变化主要由印度洋－暖池和大西洋海温引起，后者由ENSO引起。前者对应年代际变化，后者代表Hadley环流的年际变化。.3.主要分布于季风区的非对称模态与我国天气气候是否存在联系。为此，本工作还对2008年我国南方大部地区出现的低温雨雪冰冻灾害及其成因进行了分析。结果显示逆温层与冻雨强度存在密切联系，前者不但是后者发生的必要条件，同时其强度也影响着后者。而逆温层由700hPa的暖湿气流和850hPa干冷气流组成，二者组成了闭合的环流圈，属于冬季Hadley环流的一部分。计算也表明，其与1951-2008年的逆温层强度存在显著相关（与纬向平均Hadley相关系数0与