4-5月南亚高压形态变化对ENSO的响应及其对南亚夏季风爆发的调控

In northern hemisphere, the seasonal transition of atmospheric circulation from winter to summer is marked by the South Asian summer monsoon (SASM) onset, which results from the vertical coupling between the upper- and lower- level circulation, exhibiting evident interannual variability. And ENSO is the primary reason for the interannual variability of SASM onset. But it’s still not clear how ENSO modulates the SASM onset via the vertical coupling between the upper- and lower- level circulation on the interannual timescale. Here the pattern variation of South Asian High (SAH) is considered as a bridge between the sub-systems of SASM. And the theory analysis, the data diagnosis and the numerical experiment will be applied to solve the above problem. Firstly, we will study the process and mechanism that how ENSO influences the SAH pattern from April to May by altering the tropical convection on the interannual timescale. Then the reason for ENSO influences on the lower-level circulation by modulating the tropical sea surface temperature in South Asia will be investigated. Furthermore, the upper divergence-pumping induced by the pattern variation of SAH will be treated by the external forcing of SASM onset convection. Then the dynamical mechanism and key physical process of the ENSO impacts on the interannual variability of ASM onset will be investigated by examining how the vertical coupling between the upper- and lower- level circulation is changed by the SAH pattern variation on the interannual timescale. The results of this proposal will provide the scientific basis to the fully understanding on the Asian summer monsoon onset, and will be helpful for improving its predicting ability.

南亚夏季风爆发是北半球大气环流由冬至夏季节性转换的标志性事件，是高、低空环流系统垂直耦合的结果，具有明显的年际变化。ENSO是决定南亚夏季风爆发年际变化的主要原因之一，但其如何通过影响高、低空环流系统垂直耦合的年际变化进而调控季风爆发早晚的过程和机理却尚不清楚。本项目的创新思路是将南亚高压的形态变化作为南亚夏季风子系统爆发的桥梁，拟采用理论分析、资料诊断和数值试验相结合的方法，首先分析ENSO通过改变热带对流引起4-5月南亚高压形态特征年际变化的过程和机理，以及ENSO通过亚洲南部热带海表温度异常影响季风区低空环流的机制；并将南亚高压形态变化引起的高空辐散抽吸视为南亚夏季风对流爆发的外强迫因子，研究其调控高、低空环流系统的垂直耦合进而影响南亚夏季风爆发年际变化的动力学机制和关键物理过程。所得结论能够为全面理解亚洲夏季风的爆发过程及提高其预测能力提供科学依据。

亚洲夏季风爆发是北半球大气环流由冬至夏季节性转换的标志性事件，是高、低空环流系统垂直耦合的结果，具有明显的年际变化。ENSO是决定亚洲夏季风爆发迟早的重要外强迫，但其如何通过影响高、低空环流系统垂直耦合的年际变化进而调控季风爆发早晚的过程和机理却尚不清楚。本项目旨在揭示ENSO通过改变热带对流引起4-5月南亚高压形态特征年际变化的过程和机理，弄清ENSO通过亚洲南部热带海表温度异常影响季风区低空环流的机制，阐明与南亚高压形态变异有关的高、低空环流系统共同影响亚洲夏季风爆发年际变化的动力学机制和关键物理过程。.本项目采用资料诊断、理论分析和数值试验相结合的研究方法，证明高空南亚高压的形态变异是亚洲夏季风爆发过程中的关键环节，对亚洲夏季风的爆发具有重要的指示意义。具体包括：.（1）揭示了年际尺度上，5月南亚高压强度和位置变化的两个主导模态，提出了ENSO的持续性和印度洋的海温作用对上述两种模态的影响和机理。该结果为次季节至季节尺度南亚高压活动特征的连续监测提供了新思路；.（2）阐明了ENSO事件通过影响4-5月南亚高压西伸、低空孟加拉湾季风爆发性涡旋和阿拉伯海跨赤道气流分别影响孟加拉湾和印度夏季风爆发的物理过程。该结果为深入理解高、低空环流垂直耦合对亚洲夏季风爆发年际变率的影响提供了新证据；.（3）南亚高压的季节变化对南海夏季风的爆发具有重要的前兆指示意义，证明了南海夏季风爆发期间局地大气环流由热力平衡型向角动量守恒型环流转变的特征。该结果为南海夏季风爆发日期的次季节至季节预测提供了新线索；.（4）指出了南海夏季风爆发期间高、低空环流垂直耦合过程的年际变化特征在1993/94年前后存在明显差异，及其对应的不同海温异常外强迫。该研究结果对全面认识南海夏季风爆发时间的年际变率、提高南海夏季风爆发时间的预测水平具有重要的科学价值。