近日,海洋科学学院海洋系统交叉研究团队在北太平洋爆发性气旋强度变化机理方面取得重要研究成果,相关论文《Weakening of Bomb Cyclones over the North Pacific in the Early 21st Century》发表于大气科学领域高质量期刊《Advances in Atmospheric Sciences》(中科院一区top)。论文第一作者为我院高嘉祥博士后,通讯作者为海洋系统交叉研究团队负责人张荣华教授,论文合作者包括我校大气科学学院智海教授。
爆发性气旋是多发于中纬度海洋上的一类极端温带气旋,其典型特征是在24小时内中心气压急剧下降超过24 hPa,常伴随强风、暴雨和风暴潮,对沿岸地区及海上活动造成严重威胁。长期以来,科学界对北太平洋爆发性气旋的长期变化规律认识有限,尤其对此类事件强度的变化特征缺乏了解。本研究基于四个再分析资料集(ERA5、ERA-Interim、JRA-55和MERRA2),系统分析了1980年以来北太平洋爆发性气旋强度的变化特征。结果表明,自21世纪初以来,该地区爆发性气旋呈现显著减弱趋势,具体表现为近地面最大风速下降、中心最低气压升高以及气旋加深速率减慢(图1)。而同一时期内除爆发性气旋以外的温带气旋则未表现出显著的减弱趋势。研究还发现,北太平洋爆发性气旋近年来的减弱趋势与850 hPa最大斜压增长率的降低密切相关,而后者主要受控于30°–45°N纬度带内垂直风切变的减弱。进一步分析发现,阿留申低压的强度变化能够调节北太平洋中纬度地区的经向温度梯度,进而影响低层大气斜压性和该区域爆发性气旋的强度(图2)。这一作用路径也得到了CMIP6气候模式试验的支持。
本研究综合了再分析资料和数值模式试验,探究了北太平洋爆发性气旋的强度在近年来的变化特征及其背后的重要驱动因素,为全面认识气候变化背景下爆发性气旋的长期演变规律提供了重要参考。本研究得到了国家自然科学基金项目(项目编号:42030410)、江苏省双创团队项目(项目编号:JSSCTD202346)以及江苏省卓越博士后计划(项目编号:2023ZB690)的资助。

图1.再分析资料中北太平洋爆发性气旋强度指标自1980年以来的年平均时间序列。虚线表示对应指标自2001年以来存在显著(p < 0.05)的变化趋势。

图2.北太平洋阿留申低压影响该地区爆发性气旋强度的机制示意图。图中填色部分为北太平洋指数超过1980-2017年的90百分位数时1000 hPa气温的异常值。

高嘉祥,南京信息工程大学博士后,于日本北海道大学获得博士学位。长期从事海气相互作用和极端天气气候事件相关的研究工作,主要方向包括爆发性气旋和海洋热浪等极端事件的气候特征与产生机理。相关工作成果以第一作者身份在CD、ERL、AAS等国内外期刊发表SCI论文6篇。获国家自然科学基金青年基金项目(C类)以及江苏省卓越博士后计划资助。