热带大气潜热释放对全球变暖的反馈 钱诚 符淙斌 钱诚 符淙斌 Email : qianch@tea.ac.cn 中国科学院大气物理研究所东亚中心

Acknowledge Some of the pictures from Bin Wang、齐晔、蔡明、姜大邦等。

Background Change in 20th century. (Jones et al. 1999)

Observed seasonal temperature trend (IPCC, 2001)

Questions CO2是直线上升的,而温度变化曲线有很大波动。Why?

Background 大气中的潜热是一种重要的能量形式，当潜热能释放出来时，将加热大气。 地球表面和大气中的水分变化所释放的潜热（凝结加热）,对地-气系统能量的影响是十分巨大的，它在大气运动中处于一种特殊的地位：一方面它在某种意义上意味着上升运动、云、降水等一系列的物理现象，且这些物理现象又是受整个大气环流背景影响和制约的；另一方面它作为一种大气热源，又反作用于这个大的环流背景，使其发生变化。

Background 在过去的50多年中，全球温度不断变暖，气候系统也经历了一次年代际变化（Nitta et al,1989; Trenberth,1990;Lau,1997）,那么,在这段时间中, 1)凝结加热有什么变化? 2)它的变化又将会给气候系统带来怎样的反馈?

Data 1）凝结加热率：NCEP/NCAR再分析数据集月平均资料子集中的凝结加热率资料，覆盖时段：1948~2003年。该资料是高斯网格资料，格距1.875×1.875；垂直方向为28层sigma坐标；进行垂直积分得到整层凝结加热率（Q）（单位：w·m-2）。 2） 经向风：NCEP/NCAR再分析资料的v分量月平均资料覆盖时段为1948~2003年；垂直分层为1000，925，850，700，600，500，400，300，250，200，150，100hpa，共12层；网格距为2.5×2.5。 同时使用ERA-40再分析资料的v分量月平均资料进行对比分析，资料描述：覆盖时段为1957.9~2002.8；垂直分层为：1000，925，850，700，600，500，400，300，250，200，150，100hpa，共12层；网格距为2.5°×2.5°。 3）地表温度：NCEP/NCAR再分析资料的地表温度资料，覆盖时段为1948~2003 4） SST ：NOAA Extended Reconstructed SST资料，选取时段为1948~2003年。

观测事实 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度

观测事实 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 Hadley环流（北半球） NCEP ERA-40

平均经圈环流的计算方案 在Lorenz 球面－气压坐标系中,沿纬圈平均的连续方程为 : 定义总质量流函数 ： 它满足Eular条件：

平均经圈环流的季节演变

平均经圈环流的季节演变

冬季北半球Hadley环流上升支附近的 凝结加热的时间演变

观测事实 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 Hadley环流（北半球） 潜热释放 (上升支)

观测事实 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 Hadley环流（北半球） 潜热释放 (上升支) 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 Hadley环流（北半球） 潜热释放 (上升支) 10年低通滤波后的niño3区冬季SST的距平序列 热带SST

观测事实 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 Hadley环流（北半球） SST --潜热释放 潜热释放 (上升支) 0.54 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 Hadley环流（北半球） SST --潜热释放 潜热释放 (上升支) 0.54 热带SST

观测事实 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 潜热释放– Hadley Hadley环流（北半球） 0.76 潜热释放 (上升支) 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 潜热释放– Hadley Hadley环流（北半球） 0.76 潜热释放 (上升支) 0.54 热带SST

观测事实 过去的50多年中 冬季 Hadley–北半球平均温度 北半球平均温度 0.62 Hadley环流（北半球） 0.76 过去的50多年中 冬季 Hadley–北半球平均温度 北半球平均温度 0.62 Hadley环流（北半球） 0.76 潜热释放 (上升支) 0.54 热带SST

冬季北半球Hadley环流强度和niño3区SST

冬季北半球Hadley环流强度 和北半球平均温度的关系

结论与讨论 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 0.62 Hadley环流（北半球） 0.76 潜热释放 (上升支) 0.54 过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 0.62 Hadley环流（北半球） 0.76 潜热释放 (上升支) 0.54 热带SST

结论与讨论 辐射能分布 能量输送

结论与讨论 SST trend (JJAS) during last 56 years

过去的50多年中 冬季 北半球平均温度 Hadley环流 H 凝结加热 热带SST

结论与讨论 在过去的50多年中，冬季北半球的变暖，除了有人类活动排放的温室气体的影响外,热带海温增暖引起的水循环变化(潜热释放的反馈)也是一个重要的因素。 Angell(1981)和Pan(1983) 指出，全球对流层气温升高是由热带水循环变化而控制的，热带较高的SST引起蒸发量增大，降水量增大，因此通过潜热释放使大气升温。 Graham(1995)用ECHAM2、GLBL、ECHAM2EXTROP、ECHAM3和NMC等5个模式的模拟结果与观测结果进行对比发现，最近的全球温度变化主要是热带海温强迫引起的水循环的作用异常增强。

Questions 热带SST为什么会增暖? 海洋的自然变率? 全球变暖? 太阳辐射变化?

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