北大西洋多年代际振荡对中国北方夏季降水年代际变化的影响及机理

The Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) is the strongest interdecadal timescale oceanic signal. Multiple previous studies have indicated the significant role that AMO has played in the global climate change in the recent decades, while its impacts on the interdecadal variability of the summer rainfall over North China and northeast China are still not very clear. Based on the observational analysis, dynamical diagnosis and numerical simulation, this proposal is intended to investigate these potential impacts and reveal the key processes and mechanism involved. First, this proposal will examine the influence of the AMO on the summer circulation patterns at mid-high latitudes of East Asian and intensity and frequency of the cold vortex in Northeast China and blocking high in Okhotsk Sea by using the twentieth century reanalysis datasets. Then, the mid-high latitudes teleconnection between the AMO phase transition and the interdecadal variation of the summer rainfall over North China and northeast China during 1880-2018 and related process will be explored. After that, we will further investigate into the contribution of the AMO to the drying trend in North China since 1960s and the wetting trend to the north of the Yangtze River of China since the late 1990s. Finally, the sensitive numerical experiments on dynamical processes and physical mechanisms involved in this impact will be performed, in order to deepen the understanding the intrinsic mechanisms responsible for the interdecadal variability of the summer rainfall in northern China. This proposal will provide important clues to help understand and further improve our ability to predict interdecadal climate change in northern China.

北大西洋多年代际振荡（AMO）作为年代际时间尺度上海洋变率的强信号，对全球许多地区气候产生重要影响，但对于中国尤其是北方地区（华北、东北）夏季降水年代际变化的影响及其机理尚不清楚。本项目拟基于观测分析、动力诊断和数值试验三个方面，从中高纬角度，对之进行系统研究。首先利用20世纪大气再分析数据，分析AMO对于东亚中高纬夏季大气环流异常以及东北冷涡和鄂霍次克海阻塞高压强度、频次等年代际变异的影响；然后研究近139年（1880-2018年）AMO位相转换是如何通过中高纬路径影响我国华北、东北夏季降水年代际变化，并揭示其影响的关键过程。在此基础上，研究AMO位相转换对于20世纪60年代之后我国华北的干旱少雨以及90年代末以来北方降水增多的影响；最后通过进行数值试验，弄清影响的动力过程和其中的物理机制，深入认识中国北方夏季降水年代际变化的机理，为我国气候的年代际变化的研究和预测提供科学依据。

北大西洋多年代际振荡（AMO）作为年代-多年代际时间尺度上海洋变率的强信号，对全球多地气候产生重要影响，但对于中国尤其是北方地区夏季降水年代际变化的影响及其机理尚不清楚。本项目围绕着AMO影响我国北方夏季降水年代际变化这一科学问题深入开展研究工作，主要取得了以下研究成果：（1）揭示了AMO影响我国北方夏季降水年代际变化的机制。AMO通过激发从大西洋至东亚地区的Rossby波列进而影响东北夏季降水的年代际变化。受AMO振荡的影响，我国北方夏季降水经历了三次（1920年代，1960年代中期和1990年代末）明显的年代际变化。19世纪末以来，AMO的振荡呈现出明显增强的特征。AMO振荡信号的增强通过纬向Rossby波列使得北半球多地包括东亚地区气候的年代际变率增强。（2）研究了AMO和太平洋年代际振荡（PDO）对我国北方夏季降水年代际变化的协同作用。当AMO和PDO反位相时，有利于显著偏强或显著偏弱的东亚夏季风出现，导致北方地区夏季降水显著偏多或偏少。而当AMO和PDO同位相时，导致略偏强或略偏弱的东亚夏季风以及区域性北方夏季降水异常出现。（3）揭示了青藏高原在AMO影响东亚夏季降水年代际变化中的助推器作用。通过调制纬向Rossby波列，正位相的AMO不但可以增强东亚夏季风和我国北方夏季降水，而且可以增强青藏高原的大气热源。增强的青藏高原热源加强了东传的Rossby波列，进一步增强了东亚夏季风和我国北方夏季降水。（4）研究显示，经过初始化的气候模式比未经初始化的气候模式在预测AMO方面表现出更高的预测技巧。初始化试验预测未来AMO将持续减弱至中性状态或者转为弱的负位相，而未来我国北方夏季可能出现干冷（相对增暖趋势）的气候。本项目的研究成果，有助于深入认识我国北方夏季气候年代际变化的机理，为今后我国气候的年代际变化的研究和预测工作提供了可靠的科学依据。