Модели циркуляции, связанные с тенденциями изменчивости летних температур в Северной Америке

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12536 (2023) Цитировать эту статью

348 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Это исследование улучшает понимание закономерностей циркуляции, связанных с региональными температурными тенденциями, характеризуя закономерности изменчивости бореальных летних температур в Северной Америке с использованием анализа главных компонентов в повернутом S-режиме. Мы проанализировали наборы данных о температуре на высоте 2 м с координатной сеткой и набор данных о температуре реанализа ERA5, чтобы изучить климатические модели, связанные с долгосрочными тенденциями и межгодовой изменчивостью моделей изменчивости температуры в Северной Америке. Наш анализ выявил значительные тенденции среди некоторых классифицированных моделей изменчивости температуры в период с лета 1979 по 2022 год, при этом межгодовые амплитуды (т. е. отклонение от среднего состояния) сигнализируют о теплом режиме. Аномалия антициклонической циркуляции в регионах с когерентной температурой, связанных с Гренландией/северо-восточной Канадой и Аляской соответственно, связана с увеличением адвекции теплого воздуха и температур выше среднего, в то время как циклоническая циркуляция над северо-восточным побережьем Тихого океана усилила адвекцию теплого воздуха и температуру. увеличивается в едином регионе, включающем северо-западную часть Северной Америки. Повышение глобальной средней температуры суши и океана тесно связано с долгосрочным увеличением амплитуды атмосферных циркуляций, связанных с теплыми режимами в некоторых частях Северной Америки. В межгодовом масштабе повышение температуры над Гренландией/северо-востоком Канады тесно связано с отрицательной фазой арктического колебания. Эти результаты подчеркивают модулирующее влияние глобального повышения температуры и потепления западной тропической части Тихого океана на увеличение амплитуды циркуляции, связанной с теплыми режимами в Северной Америке. Наши результаты также показывают, что усиление антициклонической циркуляции над Арктикой способствует почти 68% наблюдаемого сокращения площади морского льда.

Климатические тенденции являются фундаментальным аспектом климатических исследований, поскольку они служат ценными индикаторами изменения климата1,2. Однако изменение климата может также проявляться в резких изменениях среднего состояния климата, которые могут сохраняться в течение нескольких десятилетий3. Было показано, что климатические тенденции, такие как наблюдаемое повышение температуры Земли и потепление верхних слоев океана, в значительной степени вызваны антропогенными воздействиями4,5. Это антропогенное влияние на климатическую систему может изменить частоту и/или силу погодных условий, что приведет к изменениям в повседневной изменчивости погоды6. С другой стороны, внутренние воздействия, такие как аномалии крупномасштабных режимов циркуляции, которые колеблются между высокими и низкими значениями индекса, могут вызвать резкие сдвиги в среднем состоянии климатической системы5, и когда такие аномалии синхронизируются с направлением внешнего воздействия, ускоряются климатические тенденции становятся правдоподобными7. Выявление основных климатических режимов изменчивости, ответственных за долгосрочную и краткосрочную изменчивость климатических переменных, имеет важное значение для повышения точности климатических прогнозов8. Понимание этих климатических режимов может дать ценную информацию о механизмах, вызывающих изменчивость и изменение климата, а также может помочь в разработке эффективных стратегий адаптации к изменению климата и смягчения его последствий. Учитывая серьезное воздействие экстремальных температур на здоровье человека9,10, экономику11 и экосистему12, крайне важно понять основные климатические режимы, связанные с долгосрочными изменениями в моделях изменчивости температуры в Северной Америке. Этот регион часто подвергается воздействию волн жары и вспышек холода13, что делает его важной областью для изучения. В этом исследовании мы проанализируем эти климатические режимы изменчивости, сосредоточив внимание на временных изменениях изменчивости атмосферной циркуляции.

В нескольких исследованиях рассматривались температурные тенденции в (частях) Северной Америки10,14,15,16,17, а также возможные модели циркуляции (или типы погоды), определяющие эти тенденции10,18. В обзоре19 подчеркивается, что экстремальные температуры в Северной Америке обычно связаны с крупномасштабными перемещениями воздушных масс. Более того, исследования выявили связь между моделями телекоммуникаций и сезонными колебаниями температуры в Северной Америке20,21,22. В источнике21 сообщается о сильной корреляции между Тихоокеанской североамериканской моделью и зимней температурой над Северной Америкой. В источнике23 подчеркивается, что Североатлантическое колебание (САК) влияет на частоту синоптических погодных условий в некоторых частях Северной Америки. Ссылка24 обнаружила широко распространенную значимую корреляцию между моделью западной части Тихого океана (WP), САК и типами прохладной/теплой погоды в некоторых частях Северной Америки. С декабря по 25 марта сообщалось, что Южное колебание Эль-Ниньо (ENSO) коррелирует с температурами выше среднего над Аляской и некоторыми частями Канады. В других исследованиях сообщалось о других телекоммуникациях, модулирующих региональные модели атмосферной циркуляции над Северной Америкой и за ее пределами26,27,28,29. Например, тропическое Тихоокеанское ТПО оказывает самое сильное воздействие зимой, поскольку именно тогда ЭНСО обычно может достичь максимальной силы. Аномальный тепловой поток заставляет струйное течение смещаться от своего климатологического положения. Внетропические циклоны также демонстрируют изменчивость во время Эль-Ниньо и Ла-Нинья, что способствует изменчивости температуры и осадков в средних широтах26,27,28.