利用地球日长(LOD)资料和美国环境预报中心/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)的气象要素资料,统计分析发现1962-2010 年LOD的变化和北半球中纬度地面温度均存在明显的十年以上的波动周期.相关分析、合成分析等统计方法均检测到LOD与中纬度地面温度的显著负相关关系,当地球自转速率加快时,北半球中纬度地面增温;反之,中纬度地面降温.小波功率谱和交叉谱分析则确定二者的相互关系属于准20 年周期尺度上的年代际变化联系,并且LOD的变化超前于地面温度的变化大概3～4 年.平均而言,LOD的变化可带来中纬度地面温度0.2 ℃的降温(或增温).通过对大气相对角动量、纬向风场、海平面气压场的年代际合成分析,揭示了LOD与地面温度的年代际联系形成的具体物理过程.当地球自转加速时,北半球高低纬度经向温差梯度减弱,热带地区向极地扩展,造成北半球中纬度地区地面增温;地球自转减速时段相反,经向温差梯度增强,热带地区向赤道收缩,中纬度地区地面降温.
中纬度地面温度 地球日长 经向温差梯度 副热带西风带