海洋變率對(duì)中國(guó)北方沙塵的影響

2021年3月的“華北超級(jí)沙塵暴”等極端事件對(duì)人類生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重大影響（圖1）。除了局地氣象要素可以影響沙塵活動(dòng)，不同洋盆的海溫（SST）變率通過遙相關(guān)的大氣波列也可以影響其頻率。因此，研究不同洋盆海溫變率對(duì)我國(guó)華北地區(qū)沙塵的影響具有重大意義。

圖1 華北超級(jí)沙塵暴

為此，國(guó)際氣候與環(huán)境科學(xué)中心（ICCES）李熙晨研究員和北京大學(xué)物理學(xué)院大氣與海洋科學(xué)系李婧長(zhǎng)聘副教授課題組合作研究了1981-2021年戈壁沙漠和華北地區(qū)沙塵活動(dòng)的變化。并具體探究了北大西洋、熱帶太平洋海溫和北極海冰濃度對(duì)東北亞春季沙塵活動(dòng)的相對(duì)貢獻(xiàn)。研究成果近期在線發(fā)表于《地球物理研究快報(bào)》（Geophysical Research Letters）。

研究發(fā)現(xiàn)，北大西洋海溫正異常、熱帶太平洋海溫的負(fù)異常（類似于拉尼娜事件）和前一年夏天北極海冰濃度的異常偏少均可通過促進(jìn)更有利的局地氣象條件，促進(jìn)沙塵在戈壁沙漠的產(chǎn)生及其在華北地區(qū)的輸送。上述遙相關(guān)模式可以用已有的大氣動(dòng)力學(xué)機(jī)制來解釋（圖2）。在三大洋盆中，熱帶太平洋海溫變率對(duì)戈壁沙漠的沙塵影響更大，而北大西洋海溫變率對(duì)華北地區(qū)沙塵的驅(qū)動(dòng)更為重要?？紤]到觀測(cè)中的各洋盆海溫變率，熱帶太平洋對(duì)兩區(qū)域的影響最大（圖3）。

圖2 不同海洋變率對(duì)戈壁沙漠和華北地區(qū)沙塵的貢獻(xiàn)示意圖。箭頭的顏色：海洋變率對(duì)春季戈壁沙漠和華北地區(qū)沙塵活動(dòng)百分比的貢獻(xiàn)；方框內(nèi)的顏色.社區(qū)大氣模式第四版(CAM4)的集合平均強(qiáng)迫趨勢(shì)

圖3 北大西洋海溫（℃）增加1%、北極海冰濃度（%）減少1%和NiNo 1+2區(qū)海溫（℃）減少1%對(duì) (a) 戈壁沙漠和 (b) 華北地區(qū)春季沙塵活動(dòng)頻率的貢獻(xiàn)；北大西洋海溫（℃）、北極海冰濃度（%）和Nino 1+2區(qū)海溫的氣候變率（用年時(shí)間序列的標(biāo)準(zhǔn)差代表）對(duì) (c) 戈壁沙漠和 (d) 華北地區(qū)春季沙塵活動(dòng)頻率的貢獻(xiàn)。黑色虛線代表SDAF=0，所有春季沙塵活動(dòng)頻率的變換均通過p＜0.1的Student t-檢驗(yàn)。

這項(xiàng)研究為更好理解東北亞沙塵活動(dòng)的變率原因和提升該區(qū)域沙塵的建模和預(yù)測(cè)能力提供了理論支持。