调控华北沙尘日数年代际变化的大气环流及其近期预估

摘要

沙尘天气对社会经济与生态环境产生不利影响，认识其年代际变化并探索其未来态势具有重要意义。本文使用站点资料与再分析数据，研究了调控1961—2020年3—4月华北地区沙尘日数年代际变化的关键大气环流，并利用CMIP6和CESM-LE两套模式数据预估其近期变化。结果表明，华北地区沙尘日数在20世纪80年代末90年代初发生了显著突变，高发时期（1961—1989年，P1）的沙尘日数大约是低发时期（1992—2020年，P2）的3.5倍。这一变化受到由西欧平原东传至乌拉尔山及蒙古高原的波列系统（西欧低压-乌拉尔山高压-蒙古低压异常，anomaly of geopotential height in Western Europe,Ural Mountains and Mongolia，简称EUM）影响。相较于P2时期，P1时期波列较强，乌拉尔山地区位势高度升高，其东部异常偏北气流有利于冷空气南下。蒙古地区位势高度降低，显著的蒙古气旋异常为华北地区沙尘天气提供了动力条件。同时沙源地上空水汽辐散，不利于降水。EUM指数具有与华北地区沙尘日数较为一致的年代际变化特征，对后者未来变化有一定的指示作用。但不同模式对EUM年代际变化的模拟能力差异较大。通过筛选能够再现EUM年代际减弱特征的最优模式集合，发现在高排放情境下，未来近期（2021—2050年，P3）EUM显著增强，有利于华北地区沙尘天气增加。

关键词

沙尘日数 / 年代际变化 / 影响机制 / 模式评估 / 近期预估