全球变暖背景下哈德雷环流的变化|Science Bulletin

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        哈德雷环流变宽及其气候效应是过去10年气候变化研究领域的一个热点问题，发表的相关学术论文大约有400~500篇。其中最为关键的问题是：

1

20世纪80年代以来，哈德雷环流变宽的幅度是多大？

2

什么原因导致了哈德雷环流变宽？

3

哈德雷环流变宽的气候和环境效应是什么？

4

哈德雷环流的强度是如何变化的？

       Science Bulletin第10期发表了北京大学大气与海洋系胡永云教授等人撰写的文章，简要和全面地介绍了近年来关于以上问题的研究进展。

       图1给出的是根据7套不同的再分析资料计算出的南北半球哈德雷环流圈在1979~2016年4个季节的变宽幅度。

首先，哈德雷环流变宽具有季节性，两个环流圈均在各自的夏季和秋季有显著的变宽趋势，在冬春季节，两个环流圈的宽度则没有显著变化。

其次，北半球哈德雷环流圈在夏秋两个季节平均每10年变宽了0.76个纬度，南半球环流圈在夏秋季节平均每10年变宽了0.61个纬度。

图1 根据7套再分析资料计算出的两个半球哈德雷环流圈变宽的幅度，单位：纬度/10年。

（a）北半球环流圈，（b）南半球环流圈。

       气候模拟表明，温室气体增加和平流层臭氧损耗是导致哈德雷环流变宽的重要原因。这主要是因为温室气体增加和臭氧损耗导致了大气热力结构的变化，中纬度斜压减弱并向高纬度移动，使得哈德雷环流得以向中纬度延伸。另外，一些研究表明，人类活动导致的对流层臭氧和黑炭气溶胶增加对北半球夏秋季哈德雷环流变宽有重要作用。但在模拟试验中，这些辐射强迫导致的哈德雷环流变宽幅度均远弱于再分析资料给出的变宽幅度。最近的研究建议，太平洋年代际涛动（PDO）位相对哈德雷环流的宽度起着最主要的影响，但这还需要更多的研究来证实。

        哈德雷环流的下沉支对应着两个半球的副热带干旱区（图2）。当哈德雷环流变宽时，副热带干旱区将向中纬度扩展，这势必将引起与副热带相邻的中纬度地区降水减少。中纬度地区是人类居住的密集区，因此，干旱区向中纬度扩展将影响这些地区的人类居住环境、生态环境以及大气环境。观测分析表明，澳大利亚南部和南美亚马逊地区确实有干旱加剧的趋势。

图2 两个半球的副热带地区对应着哈德雷环流的下沉区。因为大气呈下沉运动，降水很少，形成了副热带干旱区或沙漠地区。

      虽然各种观测资料均表明哈德雷环流在近几十年存在变宽的趋势，但关于哈德雷环流强度的变化，观测分析给出的结果并不一致。气候模式模拟表明，当哈德雷环流变宽时，其强度是减弱的。目前还没有理论很好地解释哈德雷环流宽度和强度的关系。

相关阅读 

Yongyun Hu, Han Huang, Chen Zhou. 

Widening and weakening of the Hadley circulation under global warming. 

Science Bulletin, 2018, 63(10): 640-644

https://doi.org/10.1016/j.scib.2018.04.020

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