不同海温背景下季节内振荡的变化及其对东亚夏季风进程影响研究

The seasonal march of East Asian Summer Monsoon(EASM) is crucial to the precipitation in rainy season of China. However, the forecast skill to the seasonal march of EASM is a main factor that restricts the level of the short-term climate prediction in China. Based on the multi-source observational data and reanalysis data, by using the multivariate statistical and dynamical diagnostic analysis, the interannul variation of the intraseasonal evolution, propagation and the intensity of Intraseasonal Oscillation (ISO) and its relationship with the seasonal march variation of EASM will be firstly analyzed, and the influence mechanism of ISO on the interannul variation of EASM seasonal march will be revealed. Then, the convection and circulation variation in the key region induced by the dynamical and thermodynamical process such as atmospheric wave in the different SST Anomaly(SSTA) backgrounds is to be investigated to reveal the mechanism that ISO variation influenced by the SSTA distribution and evolution. On this basis, the influence mechanism of the different SSTA backgrounds on the EASM seasonal march by the intermediate bridge - ISO will be proposed, and the corresponding conceptual model will be established, which can improve our climate prediction in the rainy season of China.

东亚夏季风的季节进程对我国汛期降水有着至关重要的影响。而目前，对东亚夏季风季节进程的预测能力也是制约我国短期气候预测准确率的主要因素。基于多源观测资料和再分析资料，通过多元统计分析和动力学诊断分析，首先分析东亚夏季风活动期间季节内振荡在季节内演变、传播和强度等方面的年际变化特征及其与东亚夏季风季节进程变化之间的联系，揭示季节内振荡对东亚夏季风季节进程年际变化的影响机制。其次，分析不同海温异常背景下大气波动等动力和热力过程引起的关键区对流和环流变化，以及季节内振荡的演变和传播特征，揭示不同海温异常分布模态及其演变对季节内振荡变化的影响机制，并在此基础上，提出不同海温背景通过影响季节内振荡的演变和传播，进一步影响东亚夏季风季节进程的机制，并建立相应的概念模型，为我国汛期的短期气候预测提供依据。

东亚夏季风的爆发和向北推进的季节进程一方面决定了中国东部乃至整个东亚地区夏季的降水分布格局，另一方面通过水汽和能量在区域间的输送，可以改变全球的能量和水循环。东亚夏季风的活动存在着明显的年际变化，而季节内振荡的位相演变以及传播是影响东亚夏季风季节进程主要因子。然而，由于季节内振荡的周期、振幅及其演变和传播过程也存在着显著的年际和年代际变化，这极大地限制了南海夏季风爆发等东亚夏季风季节进程的预报精度和预报时效。鉴于海温异常具有较大的可预报性，探索海温异常与大气季节内振荡以及东亚夏季风季节进程之间的关系，则必将有助于提高我国的汛期气候预测技巧。项目研究内容主要包括：（1）在年际尺度上，东亚夏季风活动期间季节内振荡的演变、传播与东亚夏季风季节进程的关系研究；（2）海温异常对大气季节内振荡年际变化的影响以及机理分析以及海温背景通过影响大气季节内振荡的变化最后影响东亚夏季风季节进程的概念模型的建立。研究结果表明：南海夏季风爆发特早年，前期冬春季为中部型拉尼娜状态，北太平洋海温呈西正东负型异常分布，南太平洋海温呈西北正东南负型异常分布；爆发较早年，前期冬春季为东部型拉尼娜状态，但强度较爆发特早年弱；爆发正常年，前期冬春季海温相对正常状态；爆发较晚年，前期冬春季印度洋和热带大西洋海温偏暖；爆发特晚年，前期冬春季为显著的厄尔尼诺状态，北太平洋海温呈西负东正型异常分布，南太平洋海温呈西北负东南正型异常分布。季节内振荡北传速度及对应的东亚夏季风进程与南海夏季风爆发早晚较为一致，也对应大致相同的海温异常分布。基于此，利用前期的海温异常信号，预测对应的季节内振荡演变类型，并根据每一类平均周期以及位相间的低频增量预测夏季风进程，从而建立了海温异常-季节内振荡-南海夏季风爆发（入梅时间）的预报模型。提前40天的夏季风爆发和入梅旬预测准确率分别达到了90%和85%以上，极大改进了东亚夏季风季节进程预测技巧。