海洋變率對中國北方沙塵的影響

2021年3月的“華北超級沙塵暴”等極端事件對人類生活、社會經濟和農業生產重大影響（圖1）。除了局地氣象要素可以影響沙塵活動，不同洋盆的海溫（SST）變率通過遙相關的大氣波列也可以影響其頻率。因此，研究不同洋盆海溫變率對我國華北地區沙塵的影響具有重大意義。

圖1 華北超級沙塵暴

為此，國際氣候與環境科學中心（ICCES）李熙晨研究員和北京大學物理學院大氣與海洋科學系李婧長聘副教授課題組合作研究了1981-2021年戈壁沙漠和華北地區沙塵活動的變化。并具體探究了北大西洋、熱帶太平洋海溫和北極海冰濃度對東北亞春季沙塵活動的相對貢獻。研究成果近期在線發表于《地球物理研究快報》（Geophysical Research Letters）。

研究發現，北大西洋海溫正異常、熱帶太平洋海溫的負異常（類似于拉尼娜事件）和前一年夏天北極海冰濃度的異常偏少均可通過促進更有利的局地氣象條件，促進沙塵在戈壁沙漠的產生及其在華北地區的輸送。上述遙相關模式可以用已有的大氣動力學機制來解釋（圖2）。在三大洋盆中，熱帶太平洋海溫變率對戈壁沙漠的沙塵影響更大，而北大西洋海溫變率對華北地區沙塵的驅動更為重要。考慮到觀測中的各洋盆海溫變率，熱帶太平洋對兩區域的影響最大（圖3）。

圖2 不同海洋變率對戈壁沙漠和華北地區沙塵的貢獻示意圖。箭頭的顏色：海洋變率對春季戈壁沙漠和華北地區沙塵活動百分比的貢獻；方框內的顏色.社區大氣模式第四版(CAM4)的集合平均強迫趨勢

圖3 北大西洋海溫（℃）增加1%、北極海冰濃度（%）減少1%和NiNo 1+2區海溫（℃）減少1%對 (a) 戈壁沙漠和 (b) 華北地區春季沙塵活動頻率的貢獻；北大西洋海溫（℃）、北極海冰濃度（%）和Nino 1+2區海溫的氣候變率（用年時間序列的標準差代表）對 (c) 戈壁沙漠和 (d) 華北地區春季沙塵活動頻率的貢獻。黑色虛線代表SDAF=0，所有春季沙塵活動頻率的變換均通過p＜0.1的Student t-檢驗。

這項研究為更好理解東北亞沙塵活動的變率原因和提升該區域沙塵的建模和預測能力提供了理論支持。