全球变暖背景下的南极地区气候变化.doc

全球变暖背景下的南极地区气候变化* 国家自然科学基金资助(编号49635190)
第一作者简介:男,1969年生,博士,气候学专业。

龚道溢
(北京大学地球物理系,北京100871)
提要利用均匀分布的再分析格点资料,对近二十多年来南极地区气温和降水的变化特征进行了分析。在全球变暖的大背景下,南极地区的气温冬季、春季和秋季都有上升趋势,而夏季则有下降趋势,年平均气温也是上升趋势。气温上升趋势最强烈的是冬季,其次是春季。降水各季和全年都有增加趋势。南极地区的气温和降水的变化及区域差异与南极涛动有密切的关系。在年际尺度上,年平均气温和降水与南极涛动指数是负相关,当南极涛动强时,气温偏低,降水量减少。对不同的区域影响的方式和程度也有区别。夏季平均气温和东南极地区一些地区气温的下降趋势,绕极低压槽附近地区降水的增加趋势可能都与南极涛动的加强有关。从长期变化趋势来看,气温、降水和南极涛动指数都有上升的趋势,这说明全球变暖从更大的时间尺度和空间尺度上影响着南极涛动。
关键词全球变暖南极地区气候变化大气环流
分类中图法 P461

南极地区是全球最大的冰雪分布区,南极大陆面积约占南半球面积的十分之一,其中95%以上的地区终年为冰雪所覆盖,冰盖面积达14×106km2,海冰面积的季节变化在4-20×106km2,平均几乎相当于南极大陆的面积[1,2]。由于其四周都是开放的大洋,所以对高、中纬的海洋和大气环流的热力、动力特性都有重要影响[3],因此了解在全球变暖背景下,南极地区气候变化究竟有什么特点,对于我们理解和监测全球气候系统的变化都有十分重要的意义。在全球和南半球气温增加的背景下,南极地区这样的特殊区域气候变化究竟有什么特点,越来越引起重视[4]。
近几十年来对南极地区气候变化的研究主要依赖少数测站的观测记录,但南极地区降水的测量十分困难,因此大部分测站都没有降水记录,所以对南极大陆降水变化的研究一直是比较薄弱的。另外,南极地区特别是南极大陆测站很少,而且测站分布很不均匀, 所以用少数测站平均来表示整个南极地区,其代表性还有待探讨。最新的再分析格点资料均匀覆盖了整个南极大陆,用这套完整的格点资料来研究南极地区在全球变暖背景下的气温和降水变化,是本文的第一个目的。另外,全球气候变化有很强的区域差异,表现出一定的内在结构性,这与大气环流的变化有密切关系,许多研究也指出大气环流对区域或半球尺度的气候变化有重要影响[5,6]。那么,南极地区的气候变化究竟与南半球中高纬大气环流关系如何呢?这是本文要研究的第二个问题。
1 资料
1950年代以前南极地区观测气候资料十分稀少,仅有少数探险观测记录,系统的观测只是从国际地球物理年(IGY, 1957/58年)才开始的,即使这样,到1990年代初,南极大陆上常规的测站也仅仅才
29个,其中三分之一的站集中分布在60°-75°S、55°-75°W的南极半岛狭长地带[7]。
因此,人们的研究更多的依赖同化资料,即根据地面、船舶等常规观测和卫星遥感资料等的同化处理得到的各气候要素。而同化资料的最初目的只是为各种环流模式提供初始场,而很少考虑到气候变化研究的需要,因而同化系统的改进和更迭也造成了同化资料间的不连续性[8],为此,美国国家环境预测中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合组织和实