最近的年平均变化对南美地区哈德利环流及其影响

文摘

这项工作采用区域气候模型RegCM4和观测数据集进行调查的影响变化的强度和向极边缘地区HC /南美(HCSA)风的模式,位势高度、温度和降水,期间1996 - 2011。HCSA集约化和逐步扩大的区域的显著趋势发现期间进行了分析。评价这些变化对股价的影响,两种复合材料,代表了集约化和逐步扩大的区域情况下,分别考察了。之间的显著相关性是温度,纬向风,和HCSA强度北部、中部、南部地区SA和南大西洋。结果表明,在复合材料、区域异常偏东(西)风来自(向)大西洋有负(正)相关性HCSA强度和向南极的边缘。模型的性能变化区域和SA南部地区展览与观测结果更好的协议。海洋表面温度的作用在推动检查HCSA的变化。显著的相似性在两种情况下的结果进行了分析,这可能表明,在大多数情况下,变化的强度和向极边缘HCSA同时发生。

1。介绍

tropics-extratropics之间的微分加热导致经向环流的形成,哈德利环流,温暖的空气上升升分支在赤道地区和寒冷的空气下沉亚热带南部和北部半球[1]。这个循环是地球的基本监管机构之一的能源预算,运输向极热,因此,减少由此产生的equator-to-pole温度梯度。

有最近的和不断增长的兴趣研究哈得来环流圈(HC)应对全球气候变化的变化。大多数研究都集中在HC强度和宽度的变化,客观的验证这些修改如何影响区域和全球的气候。观测表明,HC自1979年以来扩大了约2°5°这无法解释观察到的扩大自然变化(2]。这种扩大和随之而来的向极位移的亚热带干燥区附近可能伴随着大规模干燥30°30°N和S。,理想化和全面的全球环流模型显示扩大HC的增加将导致温室气体和极地平流层的热结构的变化(3,4]。

关丽珍et al。5)的发现一致的证据强化了北半球冬季HC自1950年以来,作为一个大气反应观察到热带海洋变暖趋势,强化一起在厄尔尼诺的年际波动,1976年之后,包括更大的振幅和频率增加。然而,类似的趋势的加剧南推翻HC不是发现在南半球的冬天。作者指出,这可能表明,这样一个大气反馈过程已经弱得多甚至没有存在在南太平洋中自1950年以来,南方的冬天。

上面引用的大多数的研究只集中在调查区域的变化意味着HC,而区域高碳钢的修改仍然较小。土地、海洋和地形不均匀分布,HC的变化应该是不同的在不同的区域(6]。虽然HC是指在一些研究作为全球对称的纬向经向环流(7),可以分析其影响和变化区域的水平。然而,最好强调,在这种情况下,大气的发行量可能不是封闭的细胞,特别是如果我们还考虑风的旋转组件(8]。

一些研究表明,改变区域高碳钢可能有重要影响区域气候的异常。Ambrizzi et al。9]分析了厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件的影响在地区哈德利和沃克细胞和各自对南美季节性降雨的影响。不是所有的ENSO事件遵循规范化模式,作者表明,根据条件大西洋海面温度(SST)异常,热带辐合带的位置(ITCZ)可以修改,升序和降序的分支机构相关区域HC可能不同,和南美雨季可能会强烈影响。陈等人。6]调查长期趋势的强度和向极边缘地区高碳钢在选定的六个区域使用六可利用,即将离任的长波辐射(OLR),和降水数据集。在南半球(SH),作者发现了一个重要的逐步扩大的区域趋势HC本地化在南美,在这个地区降水异常与重大的影响。结果发现作者还表示,纬向平均HC的逐步扩大的区域,被一些研究,可以主要归因于区域HC的逐步扩大的区域在南美洲。曾庆红et al。(10)表明,HC的变化强度在西部和东部太平洋与东亚冬季风异常相关联。因此,区域高碳钢的变化对区域气候变化的重视[6]。

在目前的研究中,综合分析检查执行强度变化的影响,向极边缘区域HC /南美风的模式,位势高度、降水和温度在1996 - 2011年期间。这是解决使用主要是区域气候模型版本4 (RegCM4) [11)和Era-Interim再分析(12欧洲中程中心的预测(ECMWF)。

上面引用的研究区域高碳钢中使用观测数据集。因此,据我们所知,很少有人注意到变化的影响的调查区域使用区域气候模拟高碳钢。评估的性能是很重要的区域气候模型模拟局部异常变化与区域高碳钢。当地气温和降水量的变化可能非常不同于没过全球模型预测的变化。因此,这个评估可能是非常有用的在搜索理解这些发行量的未来气候变化和相关的局部异常。

中给出的模型和仿真的细节部分2.1和2.2。节2.3,我们描述我们的方法,并说明了建立代表变化的复合材料的强度和向极边缘地区HC在南美洲。我们调查的影响区域HC强化部分3,然而,在部分4的影响区域HC逐步扩大的区域检查。最后,给出结论突出论文的主要结果5。

2。方法

2.1。RegCM4细节

Giorgi et al。11]RegCM4模型描述的细节,所以我们给这里只简要概述。RegCM4是一个进化的先前版本,RegCM3,被朋友等。13]。因此,它是一个静水、可压缩sigma-p垂直坐标模型运行在一个荒川B-grid风能和热力学变量横向交错。time-splitting显式集成方案使用最快的两个重力模式首先分离模型解决方案,然后结合较小的时间步长。这允许使用一个长时间步模型的其余部分。

辐射传输计算RegCM4进行辐射传输方案的全球模式CCM3 [14]。这包括计算短波红外部分的光谱,包括大气气体和气溶胶。该计划包括来自所有主要的温室气体,也就是说,H₂啊,公司₂阿,₃,CH₄N₂O,氯氟烃和太阳能辐射过程是使用delta-Eddington配方治疗。气溶胶的散射和吸收的太阳辐射也包括基于气溶胶光学特性(吸收系数和单散射反照率)。

陆地表面过程是通过描述传输方案(蝙蝠)占据了整个生物圈—大气层中交换量的迪金森et al。15]。这个方案,已使用多年,包括1-layer植被模块,1-layer雪模块force-restore模型土壤温度、土壤- layer方案,和一个简单的地表径流参数化。该计划包括二十面土壤类型和十二个颜色和土壤质地类型。

代表积云对流RegCM4包括三个选项。首先是一个简化版的尖刺外壳Kuo-type方案(16),像被尖刺外壳等。17),第二个是时(18在Giorgi等的实现。19),第三,这是所谓的麻省理工学院(MIT)计划(20.),介绍了在RegCM3 Pal et al。13]。

2.2。模拟细节和观测数据

每日数据与6小时时间分辨率用于运行模型从RegCM4获得数据的网站(http://users.ictp.it/ pubregcm / RegCM4 / globedat.htm)。这是4.3.5.7使用的模型版本。外侧气象边界条件所提供的Era-Interim ECMWF再分析(12]。每周的最优插值海面温度(OI_WK)版本221]的国家海洋和大气管理局(NOAA),可以每周1.0°×1.0°网格,用于力模型。表1显示仿真执行的技术细节,包括模拟域。1995 - 2011年期间的运行模式。第一年被丢弃,避免问题向上。

这里使用的Kuo-type积云参数化。在这个方案中,对流触发对流不稳定低对流层当列收敛水分超过一个阈值11]。一些研究发现,郭方案产生满意的季节和年降水量22,23]。我们将表明,该方案可以合理地再现降水异常,尤其是在南部地区,与修改相关HC在南美洲。

Era-Interim月度数据,全球降水的研究中心数据集(GPCC) (GPCC数据是可用的http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.gpcc.html)[24],对海温月度平均数据哈德利中心的全球海冰与海洋表面温度(HADISST) (HADISST数据是可用的http://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/data/download.html)[25)是用于验证模型的结果。

2.3。方法

水平风场可以表示的总和nondivergent(或旋转)组件和一个发散(或无旋)组件(26,27]: 在哪里流函数和速度势。不同组件的基本研究大气divergence-convergence驱动垂直运动,循环在热带地区28]。

这里使用的方法来定义强度指数和向极边缘地区HC类似于陈et al。6]。区域HC强度通过索引的定义是基于不同的经向风的垂直切变200 hPa - 850 hPa,而向极边缘地区HC被确定为纬度的OLR等于240 W m⁻²通过线性插值(发现)。OLR资料从气候诊断中心获得的国家海洋和大气管理局(NOAA-CDC) (OLR数据是可用的http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.interp_OLR.html)在一个2.5°×2.5°网格(29日]。年度是指由平均每月数据从1月到12月。

最初,选择两个域的区域高碳钢:南美洲(80°W-45°W)和大西洋(38°W-10°E)地区。区域高碳钢在这些位置可以对天气有重要影响天气和气候系统(6]。的年平均强度指数在南美地区HC(以下表示HCSA)被定义为area-averaged中的差异(80°W-45°W, 20°S-0) 200 hPa和850 hPa之间不同的经向风。这个纬度的乐队是选择根据不同风的气候分布(图1(一))。强度指数的定义在大西洋地区HC(以下表示HCAO)类似于HCSA,除了采用发散平均经向风在38°°E, 5°在20°S(图1 (b))。陈等人。6)进行了一系列的测试,发现结果不会改变如果使用其他纬度的乐队。

归一化时间序列的年平均HCSA强度指数(图2(一个))提出了一个重大的负面趋势(−0.12年⁻¹)。这表明HCSA的强化,HC在SH -对应于一个逆时针环流。因此,病例选择强HCSA基于目前的年HCSA归一化强度指数等于或小于−1 1996 - 2011年期间。HCSA强大的案例是2005年、2008年、2010年和2011年。图3(一个)显示了这些HCSA异常强烈的情况下。可能是一场激烈的提升分支从0到5°N和降支约30°S。

值得强调的是,我们使用的是Era-Interim再分析数据计算强度指数。这个数据集选择因为它是最新的全球大气再分析由ECMWF和,因此,包含了许多重要的模型改进如决议和物理变化,四维变分资料同化的使用,和其他各种变化的分析方法(30.]。一些研究发现Era-Interim再分析数据集之间的最佳性能(31日,32]。此外,一些研究发现的性能技巧RegCM由Era-Interim比其他可利用[33,34]。

如前所述,HCSA两极边缘被定义为纬度的OLR年平均等于240 W m⁻²。轻微偏离这个OLR值,例如236或245 W m⁻²,导致类似的结果。因此,线性插值的OLR年度平均值,平均超过80°W-45°W,获取纬度,定义了执行HCSA向南极的边缘。归一化时间序列的年平均HCSA向极边缘(图2 (b))提出了一个重大的负面趋势(−0.13度的纬度⁻¹),这表明HCSA逐步扩大的区域。因此,病例选择HCSA逐步扩大的区域是基于目前的年HCSA规范化向极边等于或小于−1 1996 - 2011年期间。HCSA两极扩张病例是1996、2008、2010和2011。有趣的是,这三个最后几年也部分HCSA强劲的情况下。图3 (b)显示了这些逐步扩大的区域的HCSA异常情况。可能是一个提升分支从0到5°N和下行分支35°S。这里,正如所料,下行分支更强,转向杆(图3 (b)HCSA强劲的情况下(图相比)3(一个))。然而,提升部门弱(图3 (b)比HCSA强大的情况下(图)3(一个))。因此,强烈的上升运动,导致更多的分歧上对流层,区分HCSA强有力的理由,而HCSA逐步扩大的区域案例的特征是一个强大和向极移下分支。

年平均HCAO强度的归一化时间序列指数也显示了一个重大的负面趋势(−0.13年⁻¹)(图4(一)),但是只有2008年和2010年提出HCAO归一化强度指数等于或小于−1 1996 - 2011年期间。此外,观察到的趋势年平均HCAO向极边归一化时间序列(−0.11年⁻¹,值= 0.04)(图4 (b))不是一样重要HCSA向极边缘趋势(−0.13年⁻¹,值= 0.01)。因此,我们将关注的影响HCSA集约化和逐步扩大的区域在水平风、降水、温度、位势高度场在南美洲。然而,这次调查还包括大西洋海洋地区。

区域气候模型的性能有很大的不同取决于物理参数化方案的组合,模拟区域,边界条件,水平分辨率(18,20.]。RegCM4的技能在不同地区覆盖南美和大西洋(图5),1996 - 2011年期间,是定量评估通过分析均方根误差(RMSE),偏见,和空间相关系数模拟与观测的年平均异常。我们选择的地区HCSA集约化和逐步扩大的区域的影响更为突出。RMSE措施的总体大小偏差不管个人的迹象,当偏差措施系统或主要偏差在给定方向上(35]。RMSE和偏见的值越接近零,更好的观测和模拟数据之间的协议。根据(RMSE计算2),和异常的模型和观测,分别。进行求和网格点在一个预定义的地区。偏差和空间相关系数计算根据(3)和(4),分别。考虑

3所示。HCSA强化的影响

垂直速度和发散风是主要的领域分析研究区域HC时。然而,有一个显著的变化的影响在HC水平风在低和高对流层,因为它们与空气的垂直运动。事实上,信风HC的表达在表面。

图6显示了异常的年平均水平风在200年和850年hPa HCSA强劲的情况下基于Era-Interim再分析和模型模拟。强异常东风来自大西洋被认为在南美洲北部(SA) 200 hPa在再分析(图6(一)),特别是在模型模拟(图6 (c)),该展览积极偏见(0.12)为纬向风在这个区域(表2)。当进入大陆,这些风逆时针旋转。强异常东风也来自大西洋到达大陆的东南部,然后,他们顺时针旋转,导致一个异常槽,在200 hPa(图未显示)和500 hPa(图7)。风异常模式在850 hPa的特点是加强赤道周围的信风,旋转在东北方向进入北部SA之前,通过逆时针环流在南大西洋大约50°S在再分析(图6 (b)(图),模型模拟6 (d))。这逆时针环流导致重大异常岭,在850 hPa(图中没有显示)和500 hPa的再分析和模型模拟(图7)。

调查HCSA强度之间的定量联系,一年一度的纬向风的变化(水平风的强大组件),HCSA年度强度指数之间的相关系数和年平均纬向风在200年和850年hPa显示在图中8。该模型模拟(图8 (c))能够繁殖的迹象(阳性和阴性)再分析(图中观察到的相关系数8(一个))。三个区域的显著相关性(0.5以上)高对流层的再分析(图8(一个))。数据6(一)和6 (c)表明,HCSA强大的情况下,纬向风异常的组件200 hPa伊斯特利(负)在北部和南部山区域,而在中心区域的SA西风(积极的)。在另一方面,数字8(一个)和8 (c)从东(西)表明,异常风来自大西洋(向)提出了负(正)HCSA强度的相关性。在850 hPa,显著正相关性的再分析西北边缘的SA和负相关性在大陆的摘要区域(图8 (b))。模型模拟显示了伟大的显著正相关性西北SA(图的一部分8 (d)),可能由于误传的水平风在这个区域(图6 (d))。850 hPa,也可以看到异常偏东(西)风来自的地区(对)大西洋有负(正)HCSA强度的相关性。

三个区域(北部,中部和南部)与显著的相关性如图8(一个),整个域被认为是在综合分析,选择模型性能评价的纬向风的异常繁殖,位势高度和温度(图5)。表2显示,年平均纬向风异常200 hPa,低的RMSE值和偏见(绝对值)和更高价值的空间相关性被发现主要集中在北部和南部SA和当我们考虑整个域(地区4图5)。因此,200 hPa,中部地区的SA展品较弱的协议模型和观测的纬向风异常。表2表明该模型低估了这个地区的纬向风异常(偏差=−0.67)。,数据6 (c)和7 (b)表明,该模型模拟了一个强大的反气旋环流异常在中西部地区。有趣的是,在850 hPa,中部地区的SA展品RMSE和偏见的最小值(0.18和0.02,分别地。),但只有0.5的空间相关性。中期和上层对流层风影响低级发行量;因此,低和高水平的偏见有所联系。提高分辨率可以提高结果SA的中部地区,由于该地区更好的山岳志表示在一个高分辨率模拟。纬向风异常的空间相关性最高850 hPa在南部SA (0.88)。位势高度是展品的RMSE值最高的变量和偏见(主要是大于1)为所有区域(表2)。较低的RMSE值和偏见在北部和南部SA,但空间相关性较弱的北部和南部。

图9显示了HCSA的年平均温度异常强烈的情况下。再分析数据呈现显著正异常在SA和赤道大西洋北部的重要组成部分,而负异常被发现在东太平洋大约20°S(图9(一个))。模型显示显著正异常只在东北边缘的SA和赤道大西洋(图9 (b))。事实上,模型低估了北部地区的温度异常,显示的偏差值在这个区域(−0.11,表2)。正(负)偏见在表面空气温度与降水负(正)的偏见,作为一个低估(高估)的降水通常是与云的低估(高估),提高(降低)净短波辐射预算在表面,因此提高(降低)净能量预算在表面36]。事实上,模型表现出积极的偏见(0.19)在北方地区降水异常。最低(最高)的RMSE值(相关性),年平均温度在南部地区发现异常,表明一个好的协议模型和观察。

图10显示HCSA年度之间的相关强度指数和年平均温度在1996 - 2011年期间。如图8(一个)三个重要区域(北部,中部和南部SA)。然而,这三个地区的相关系数的符号图10在关系图是相反的吗8。因此,积极(消极)每年平均气温的相关性(纬向风)HCSA强度是在北部和南部SA在1996 - 2011年期间。相反的信号之间的年平均温度和纬向风也看到了SA和南大西洋中部地区(数字10和8)。然后我们可以状态,冷槽是观察SA和南大西洋中部地区的和温暖的山脊在SA和南大西洋南部大约50°年代HCSA加强(数字7,8,10)。

显著的正温度异常出现在一个伟大的北方SA(图的一部分9(一个))表明加强亚马逊热源,与一个强大HCSA提升分支。另一方面,温度异常出现在大西洋和东太平洋(图9)是密切相关的海温异常HCSA强烈的情况下(图11)。拉尼娜现象的模式中观察到赤道太平洋地区,而在大西洋,从0到20°N,海温异常积极。HCSA强大的案例是2005年、2008年、2010年和2011年。弱拉尼娜事件观察2005 - 2006和2008 - 2009年期间,和温和的强拉尼娜事件观察2010 - 2011年期间(历史ENSO事件(1950年至今)http://www.cpc.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml)。

太平洋沃克环流HCSA强劲的情况下(图12 (b))显示一些异常的特性而气候学(图12(一个)),它也在拉尼娜事件(9]。例如,看到大约180°强烈沉降,而在东太平洋(90°W)向下运动弱(图12 (b))。向上运动是在西太平洋(130°E),也见过在气候学(图12(一个))。

沃克环流的强劲提升分支北部SA(约70°W)是气候学(图12(一个))和HCSA强烈的情况下(图12 (b))。异常向上运动也看到沿着大西洋盆地(最强的上级)(图12 (b)),由于海温异常积极从0到20°N(图11)。这些积极的海温异常,集中在15°N,与北方信风减弱(图6 (b)),通常吹向赤道往西南方。另一方面,赤道上的信风加强(图6 (b))。这些特性似乎“新型”大西洋厄尔尼诺事件相关描述级et al。37]。“正常”的大西洋厄尔尼诺期间,海洋温度热身对赤道由于削弱表面的风。另一方面,海温异常在“新型”,积极发现赤道以北的由于疲软的北方信风和加强westward-directed赤道风。我们也可以看到,异常的提升分支HCSA向北移(图3(一个)比气候学(图)1(一))由于这些积极的赤道以北的海温异常发现。

最大的年度总降水观测在SA, 1996 - 2011年期间,主要发生在北部地区从7°N 10°S和巴西南部(图未显示)。在调制ENSO南美降水的重要性是众所周知的通过其相关的大气环流的变化(38]。SA雨量分布在拉尼娜事件出现在夏季和秋季的季节特点是高于平均降水在北部和东北部的一部分SA和低于正常价值在大陆的南部9]。图13异常表明降水量分布,在HCSA强有力的案例分析,遵循大约拉尼娜规范的影响,尤其是在南部的巴西和乌拉圭(负降雨异常),海温异常,但也带来了积极的影响在大西洋(“新型”大西洋厄尔尼诺),尤其是在东北边缘的SA(大部分是消极的降水异常)。

因此,SA的主要地区降水异常的影响,选择模型的评估,是东南部,包括南部的巴西、乌拉圭和阿根廷(地区5图5),东北地区(图65)。图13和表3表明,该模型高估了消极的降雨异常东南SA(偏差= 0.11)。然而,这个地区呈现相关性最高的模型并观察(0.74)。另一方面,数字13和表3表明,东北地区的降水异常观察股价被低估的模型(偏差=−0.10)。当我们考虑所有SA(地区7图5),可能是在表3较弱的协议模型和观测的降水异常(更高的RMSE值和绝对偏差和低价值的相关性)。特别是,图13显示了一个较弱的协议模型,观察在安第斯山脉的地区,表明降水的高估,也记录在几项研究(例如,39,40])。安第斯山脉的复杂地形高度的对流降水对模型性能提供了一个特别困难的挑战。此外,安第斯山脉地区的特点是非常稀疏的数据可用性,这是为评估模型的一个主要缺点表现在南美大陆。增加模型的分辨率可以改善结果。罗哈斯(40)发现,气候变化研究中,繁殖足够的降雨模式所需的水平分辨率对中央安第斯山脉地区大约是30到40公里。同时,重要的是要记住,这些模型结果敏感对流的选择方案。在这篇文章中,郭方案被选中,但费尔南德斯et al。39]发现降水一般模拟时的方案比郭方案。

陈等人。6)发现分歧区域高碳钢强度趋势在六个不同的可利用(Era-Interim、ERA-40 NCEP1, NCEP2, JRA25,和20 cr)。HC / SA,作者表明,所有六个可利用呈现加剧趋势,尽管并不是所有的统计学意义。作者还发现高强度指数相关性值之间的HC / SA Era-Interim ERA-40和NCEP2 JRA25可利用(0.89、0.76和0.64,分别地。),而低相关性值见过20 cr和NCEP1可利用(0.47和0.42,分别地)。值得注意的是,这些都可利用(20 cr和NCEP1)带来一些著名的问题。在20 cr,只有表面压力观测同化,,因此,有一个潜在的巨大差异,特别是在垂直结构,这个数据集之间和其他可利用。另一方面,NCEP1再分析,潜在的分歧上升由于需求量变化和空间观测数据的报道,尤其是来自主要的卫星时代的开始。因此,结果发现这里HCSA强化一些敏感性的再分析。然而,我们相信他们是可靠的,因为Era-Interim代表着新一代的改进和再分析,包含了许多重要的模型,根据一些研究(例如,31日,32),再分析数据集之间的最佳性能。

4所示。HCSA逐步扩大的区域的影响

图14显示了异常的年平均水平风在200年和850年hPa HCSA逐步扩大的区域情况下基于Era-Interim再分析和模型模拟。在这里,至于HCSA强烈的情况下,异常东风来自大西洋北部被认为在SA 200 hPa在再分析(图(14日)(图),模型模拟14 (c))。这些异常风出现在北部SA弱相比HCSA强劲的情况下(数据6(一)和6 (c))。大约40°S,强大异常风HCSA逐步扩大的区域病例观察到来自大西洋和东南SA(数据(14日)和14 (c))。然而,当进入大陆这些风变得弱,顺时针旋转。这导致一个重大异常槽,再分析和模型模拟200 hPa(图中没有显示)和500 hPa / SA(图的中部地区15)。这个槽的中心是在大西洋中部盆地异常东风更强(数字(14日)和14 (c))。这个槽相比更强烈,看到HCSA强烈的情况下(图7)。

风异常模式在850 hPa的特征是周围的信风减弱赤道和逆时针环流在南大西洋大约50°S在再分析(图14 (b)(图)和模拟14 (d))。这逆时针环流导致重大异常脊,观察到850 hPa(图未显示)和500 hPa SA南部,特别是在大西洋盆地的南部,再分析和模拟(图15)。强劲的西风异常来自东太平洋南部SA(数据14 (b)和14 (d)),导致形成的脊。这个岭更强烈SA和大西洋南部相比,看到HCSA强烈的情况下(图7)和相关联的健壮的降支HCSA(图3 (b))。

HCSA年度向极边缘时间序列之间的相关性和年平均纬向风200和850 hPa在1996 - 2011年期间显示在图中16。相关迹象(阳性和阴性)同样的观察HCSA强烈的情况下(图8),尽管统计上显著的地区是不同的。200 hPa,再分析数据集提出了两个地区显著负相关性(秘鲁和大西洋约45°S)和其他两个地区有显著的正相关性(SA)和南部南大西洋的中心区域)(图(16日))。模型模拟了越来越不显著相关性SA和南大西洋的中心区域(图16 (c))。相关地图在850 hPa显示显著的积极的和消极的关系在南方地区SA和巴西和韩国的南大西洋上空大约15°W,分别再分析和模型模拟(数字16 (b)和16 (d))。这里,作为HCSA强大的情况下,也出现了异常的地区东风(西风)风来自(向)大西洋有负(正)相关性HCSA向南极的边缘。

表4显示了纬向风异常,200 hPa,北方SA展品较弱的空间相关性模型并观察(0.72),尽管RMSE值和偏差(绝对值)向其他地区相比是最低的。中部地区表现出最高的RMSE值和偏差的纬向风异常200 hPa和位势高度在500 hPa,而相反的是发现850 hPa的纬向风异常。论文方面也证实HCSA强劲的情况下(表2)。南方公司展品的空间相关性最高的纬向风异常200和850 hPa和位势高度500 hPa(0.96、0.97和0.99,分别地。)。,这些相关性值大于HCSA强劲的情况下。

图17显示HCSA逐步扩大的区域的年平均温度异常情况。显著正异常的再分析SA北部(0到5°年代和60°和45°W)(图(17日)),而负异常被发现在东太平洋大约20°S再分析和模型模拟(数字(17日)和17 (b))。表4表明该模型低估了北部地区的温度异常(偏差=−0.13)。,这个地区展览最高的RMSE值和偏差的最小值(绝对值)和相关性,表明弱之间的协议模型和观察其他地区相比。值得记住的是,观测数据可能受到重大的不确定性的影响,尤其是在亚马逊流域的偏远地区,这个地区,这使得一个严格的模型评估相当困难。此外,局部流程涉及land-atmosphere交互影响表面亚马逊盆地的气候;因此,表面的治疗过程是至关重要的(11]。另一方面,南部地区展品良好之间的协议模型和观察,RMSE值较低的空间相关性和偏见和高值。

HCSA逐步扩大的区域的温度异常情况下似乎非常类似于这些发现强烈的情况下;然而,有统计上显著的地区差异和/或异常强度。相比HCSA逐步扩大的区域情况下,年现在HCSA强化显示显著正异常在北部地区的重要组成部分,降低异常南部SA和南大西洋的中心区域,和更强烈的积极异常SA的北部地区和南大西洋(图9(一个))。

从数据的结合15和17,可以得出这样的结论:一个强大的冷槽是观察SA和南大西洋中部地区的温暖和强大的山脊是在SA和南大西洋南部大约50°年代HCSA扩大两极。这里,正如前面提到的,槽和脊更强烈HCSA强劲的情况下(图7)。

图18显示HCSA年度向极边缘时间序列之间的相关性和年平均温度在1996 - 2011年期间925 hPa。这个数字是类似于图10,这显示了HCSA强度之间的相关性和年平均气温在850 hPa。然而,结果表明,在HCSA强大的情况下,高相关性SA的北部地区和南大西洋(0.6以上)。这些地区的相关性较小HCSA逐步扩大的区域的情况。

温度异常出现在大西洋和东太平洋(图17)与HCSA逐步扩大的区域的海温异常情况下(图19)。拉尼娜现象的模式也在太平洋地区,但由于赤道地区的更大的强度和弱异常在东太平洋大约20°S HCSA相比强大的情况下(图11)。由于这些事实,太平洋沃克环流呈现较弱的向下运动在东太平洋(90°W),较强的上升运动在西太平洋(130°E),和更强烈沉降约180°HCSA相比强大的情况下(数字12 (b)和12 (c))。HCSA两极扩张病例是1996、2008、2010和2011年。三年最后是常见的两种复合材料,代表了HCSA集约化和逐步扩大的区域。因此,1996年的微分HCSA逐步扩大的区域综合指数和拉尼娜事件也观察到在1995 - 1996(历史ENSO事件(1950年至今)http://www.cpc.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml)。

在大西洋上空,正海温异常现在从20°S 20°N。因此,在这里,我们看到一个向南扩展,减少强度赤道以北的正海温异常与HCSA强劲的情况下(数字11和19)。HCSA提升分支向极扩张情况下弱与强化的情况下,可能与降低温度异常北部SA(图(17日));然而,下行分支转移向极,如预期(数字3(一个)和3 (b))。提升部门的沃克环流HCSA逐步扩大的区域情况下在北部SA(约70°W)也较弱而强劲的情况下;然而,异常向上运动看到沿着大西洋盆地更强(数字12 (b)和12 (c)),由于向南扩展的正海温异常(数字11和19)。这个向南扩展与赤道上的信风减弱(数字14 (b)和14 (d)),与他们的强化HCSA强烈的情况下(图6 (b))。

一年一度的雨量分布异常,在HCSA逐步扩大的区域案例分析(图20.)类似于看到强烈的情况下(图13)。然而,它遵循更紧密的拉尼娜规范的影响,由于向南扩展的影响大西洋的正海温异常,尤其是在东北边缘的SA(大部分是积极的降水异常)(图20(一个))。陈等人。6)发现,当向极地区HC的边缘位于南方的气候位置,可以观察到显著下行运动和消极的降水异常的南部地区各自区域HC向极地气候优势。重大下行运动大约35°S图中可以看到3 (b)和消极的降水异常相关的观察在东南(南巴西、乌拉圭、阿根廷)和西南海岸的SA(从35°、45°S)在图20.。模型高估了负面的降水异常在巴西南部和西南海岸的SA(从33°、45°S)。然而,表5显示最高的空间相关性模型和观察中发现SA的东南部。在东北SA(地区6的图5),异常由模型低估了实际降雨量(偏差=−0.14),作为HCSA看到强劲的情况下。,在这个地区找到最低的相关性模型和观察。

几项研究发现,区域气候模型的性能变化区域和没有单一参数设置执行的所有域测试(11,39]。因此,模型必须充分调整为了给不同地区的可靠预测SA (39]。在这两种情况下(HCSA的集约化和逐步扩大的区域),低RMSE值的最佳组合和偏见(绝对值)和空间相关性的高值异常的发现在南部地区纬向风、位势高度,和温度。降水异常是东南地区的合理模型复制的。这表明南方SA展品良好之间的协议模型和观测。因此,当前的模型设置应用于未来气候研究被认为是令人满意的。

5。讨论和结论

本文研究的影响变化的强度和向极边缘区域HC / SA风的模式,位势高度、降水、温度和使用区域气候模型(RegCM4)和观测数据集在1996 - 2011年期间。

一些研究指出疲软和逐步扩大的区域的带状HC在全球变暖的情况下4,41]。然而,地区HC的变化可以不同,他们仍然较小。,纬向平均变化可能反映了强劲的地区循环变化。

我们的研究结果表明,1996 - 2011年期间,有趋势HCSA的集约化和逐步扩大的区域。因此,复合材料构建评估这些变化的影响在HCSA风的模式,位势高度、降水和温度。之间的显著相关性是温度,纬向风,和HCSA强度北部、中部、南部地区SA和南大西洋。结果也表明,在这两种复合材料,异常偏东(西)风来自的地区(对)大西洋有负(正)相关性HCSA强度和向南极的边缘。

总之,以下结果已经看到HCSA强有力的案例分析:(我)冷槽SA和南大西洋中部地区的一个温暖的山脊在SA和南大西洋南部大约50°S。(2)强烈的提升分支哈德利和沃克的发行量,由于亚马逊热源强度。(3)赤道太平洋地区拉尼娜现象的模式和“新型”大西洋尼诺正海温异常集中在15°N由于北方信风的削弱和加强赤道上的信风。(iv)年度异常降水分布后大约拉尼娜规范的影响,但也呈现大西洋海温异常积极的影响,尤其是在东北边缘的SA(大部分是消极的降水异常)。

以下结果已经看到HCSA逐步扩大的区域情况下相比,案例分析:(我)更强的冷槽SA和南大西洋中部地区的和更强的暖脊SA和南大西洋南部大约50°S。(2)提升分支走弱和强移向极下行HCSA的分支。(3)弱提升分支在北部SA和一个异常向上运动沿着大西洋盆地沃克环流。(iv)强拉尼娜现象的模式在赤道太平洋地区海温异常和向南扩展的积极在大西洋赤道因信风减弱。(v)年度异常降水分布密切关注更多的拉尼娜规范影响的影响由于大西洋向南扩展的正海温异常,尤其是在东北边缘的SA(主要是积极的降雨异常)。

RegCM4模拟气候异常的性能在不同地区的SA与HCSA变化有关,是评估。结果表明,在一般情况下,该模型能够模拟环流异常的主要特征与HCSA的集约化和逐步扩大的区域。模型的性能不同地区和南方SA表现出更好的协议模型和观测的纬向风异常,位势高度,温度在1996 - 2011年期间。降水异常是东南地区的合理模型复制的。研究表明,区域气候模型显示出显著的敏感性不同的参数化和参数设置,可以用来优化模型的性能在不同的地区。因此,进一步研究使用其他积云参数化,不同的域的大小,模拟将在未来追求的时期。

重要的是要强调表示HCSA的复合材料强化和逐步扩大的区域是不同的只有一年。这就是为什么值得注意的发现相似的结果集约化和逐步扩大的区域情况下,这可能表明,在大多数情况下,变化的强度和向极HCSA边缘是同时发生的。

之间的主要差异结果集约化和向极显著地区扩张病例和/或异常强度。之间的海温异常变化情况下有助于解释这些差异。然而,它是非常重要的要记住,许多机制和交互可以负责控制的强度和向极边缘地区HC。这是一个问题,由于耦合的复杂性不断增长知识ocean-atmosphere-land系统。我们希望本文有助于更好的了解当地的影响变化的区域HC和有助于发展见解机制,导致这些空间异构变化和未来气候变化的循环。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢FAPESP (Fundacao德帕罗尽管必须占州政府Estado de Sao Paulo)对金融支持(赠款2011/13669-0和2008/58101-9)本研究的发展。CNPQ(蹂躏Nacional de Desenvolvimento Cientifico e学府)和ITV(淡水河谷理工学院)也部分资助方阵上场Ambrizzi。

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