北大西洋濤動

隨著19世紀后期月平均海平面氣壓圖的使用，氣象學家提出了大氣活動中心的概念。有的大氣活動中心一年四季都存在，如北大西洋高壓，稱為永久性大氣活動中心；有的則只在某些季節(jié)出現(xiàn)，如北半球冬季的西伯利亞高壓，是半永久性或者季節(jié)性大氣活動中心。大氣活動中心的變化按它們之間的關(guān)系可以分成兩類：一類是某些大氣活動中心的活動有很強的獨立性，如夏半年出現(xiàn)的印度低壓；另一類是相鄰的兩個大氣活動中心之間，存在很強的聯(lián)系，表現(xiàn)為氣壓變化的反向相關(guān)。氣壓的這種“蹺蹺板”式的變化，稱為大氣濤動（atmospheric oscillation）。?

19世紀后期到20世紀初，歐洲科學家L.泰瑟朗·德·波爾（Léon Teisserenc de Bort，1883）、Hugo Hildebrand Hildebrandsson（1897）、埃克斯納（Exner，1913）等注意到，北大西洋中緯度和高緯度近地面氣壓變化存在明顯的關(guān)聯(lián)。20世紀二三十年代，英國氣象學家G.沃克（Gilbert Walker，1868～1958）進一步發(fā)展了大氣活動中心的概念，提出了著名的三大濤動（北大西洋濤動、北太平洋濤動和南方濤動）。其中的北大西洋濤動指，當北大西洋高壓偏強（即氣壓升高）時，其北側(cè)的冰島低壓也偏強（即氣壓下降）；反之，當北大西洋高壓偏弱時（即氣壓下降），冰島低壓亞也偏弱（即氣壓上升）。伴隨北大西洋濤動的變化，相關(guān)的大氣活動中心關(guān)聯(lián)區(qū)域的溫度、風場、降水等會出現(xiàn)系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)的變化。如北大西洋濤動處于偏強正位相時，北歐、美國東南部氣溫偏高、降水增加，北美大陸東北部及南歐地區(qū)氣溫偏低、降水偏少，北大西洋中高緯度區(qū)域海表溫度（SST）呈現(xiàn)三極子型異常分布；同時，亞洲大陸中高緯度地區(qū)同期氣溫也顯著偏暖。?

1998年，美國氣象學家D.W.J.湯普森（D.W.J.Thompson）和J.M.華萊士（John M.Wallace）對北半球熱帶外大氣環(huán)流的分析發(fā)現(xiàn)，冬季大氣環(huán)流最主要的模態(tài)表現(xiàn)為整個中緯度與高緯度之間氣壓的反向變化，從地面到平流層低層都是顯著的，呈準正壓結(jié)構(gòu)。此模態(tài)在高緯度地區(qū)的中心主要在北極地區(qū)，因此稱為北極濤動（Arctic Oscillation，縮寫為AO）。伴隨北極濤動強弱的變化，對流層低層氣壓異常的區(qū)域性更為明顯，當北極濤動處于正位相時，中緯度氣壓偏高的地區(qū)包括北大西洋、北太平洋的中緯度地區(qū)；而北冰洋及鄰近地區(qū)則是大范圍的負異常，其中冰島附近區(qū)域是一個極小值中心。這可能與對流層低層環(huán)流受不規(guī)則海陸分布的影響有關(guān)。而對流層中高層到平流層低層，環(huán)流異常的緯向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)的特點變得非常顯著。由于氣壓異常中心基本上是沿緯圈呈環(huán)狀分布，故也稱北半球環(huán)狀模（Northern Annular Mode，縮寫為NAM）。 關(guān)于北極濤動與北大西洋濤動是否獨立，以及北極濤動的物理本質(zhì)等問題，學術(shù)界存在不同的觀點。以華萊士為代表的一些學者認為，北極濤動與北大西洋濤動是同一事物在不同側(cè)面的兩種表現(xiàn)，實際上反映大氣質(zhì)量在不同緯度帶的再分配及中緯西風的強弱，是一個行星尺度的現(xiàn)象。只不過北極濤動的空間尺度更大，而北大西洋濤動是其在北大西洋區(qū)域的表現(xiàn)。它們的位相和強弱，是表征大氣基本環(huán)流形勢的重要的判據(jù)和指標。北大西洋濤動指數(shù)與北極濤動指數(shù)的時間序列有很高的相似性，因此北大西洋濤動、北極濤動及北半球環(huán)狀模的名稱和指數(shù)時間序列常常相互混用。

大氣濤動把大氣活動中心和局地的氣候綜合在一起，在天氣氣候?qū)W的研究中具有重要意義。中國氣象學家涂長望在20世紀30年代曾系統(tǒng)地研究過包括北大西洋濤動在內(nèi)的大氣濤動同中國氣候的關(guān)系。自20世紀九90年代以來的研究，國內(nèi)外學者揭示了北大西洋濤動與東亞氣候聯(lián)系的諸多事實和機理，表明北大西洋濤動是影響東亞冬季風、夏季風以及極端天氣氣候事件的重要大氣環(huán)流因子。