南亚夏季风系统的年代际变化特征与机制研究

The South Asian summer monsoon (SASM), as well as the East Asian summer monsoon, is an active sub-system of the Asian monsoon, and is closely related with the summer climate in East Asia. After the late 1990s, the summer rainfall decreased over the Yangtze River valley, increased over the Huang-Huai River valley, and the East Asian summer monsoon began to recover thereafter. Interdecadal change was also observed in the SASM, PDO, AMO, and Indian Ocean SST in the meantime. Then, what are the specific features and underlying mechanisms of this interdecadal change? How well can the state-of-the-art coupled models reproduce the late 1990s’ change? The related issues are not resolved yet. Aiming at answering these questions, this project will study the specific features of this interdecadal change in SASM, analyze the impacting processes of the major modes (such as Pacific Decadal Oscillation, Atlantic Multidecadal Oscillation, and the interdecadal variability in the Indian Ocean), and evaluate the capability of CMIP5 models in simulating this change. The results will provide systematic results on understanding the interdecadal change in SASM, and scientific basis for the decadal climate prediction as well.

南亚夏季风是亚洲季风系统中非常活跃的系统，变异过程极其复杂；同时，与东亚夏季气候之间存在密切联系。20世纪90年代末以后，我国夏季长江流域降水减少、黄淮流域增多，东亚夏季风开始出现恢复增强的信号，南亚夏季风指数在这个时期也表现出新的年代际变化特征。同时，太平洋年代际振荡（PDO）位相由正转负，大西洋多年代际振荡（AMO）由负转正，印度洋增暖速率减缓。那么，南亚夏季风系统（如：马斯克林高压、索马里急流、南亚高压等）这次年代际变化的具体特征如何？机制怎样？本项目将集中研究南亚夏季风系统这次年代际变化的主要特征，分析年代际主要模态（如：PDO，AMO，及印度洋海温年代际变率）对其的作用过程，并评估CMIP5耦合模式对其模拟效能。本项目的研究成果将进一步深化我们对亚洲气候系统年代际变化的理解，为年代际气候预测提供科学依据。

南亚夏季风和东亚夏季风是全球季风系统的重要成员，二者之间既有显著的区别，同时也存在密切的联系。20世纪90年代末，在东亚夏季风出现显著年代际变化的气候背景下，南亚夏季风系统是否也出现相似的年代际气候变化特征，以及其中可能的物理机制如何，是本项目的主要研究内容。通过观测资料诊断分析，并利用大气环流模式开展一系列敏感性试验，发现：（1）伴随着20世纪90年代末以来的季风爆发提前，季风系统各成员与季风环流也表现出明显的年代际变化特征，低空索马里急流在印度西海岸北部增强、南部减弱；赤道高层东风在印度洋和中东太平洋上空显著减弱；南亚高压中心位置略有偏北。在前后两个时段的位势高度差值场上，北半球中高纬表现为一个环纬圈的遥相关波列。（2）南亚夏季风降水在2000年左右也发生了显著的年代际变化，且降水表现出很强的空间不一致性。海温敏感性试验显示，全球海温变化引起的季风环流变化与观测基本一致，其中主要是热带海洋的作用。热带太平洋和印度洋海温信号分别主导了Walker环流和局地Hadley环流变化，而热带大西洋海温则进一步增强了季风区南部的下沉运动异常。（3）此外，亚洲冬季降水基本上在同一时间呈现出年代际变化特征，表现为青藏高原及其南北两侧的三极子结构特征，这一变化通过局地Hadley环流和Walker环流与热带太平洋的海温密切联系起来。青藏高原冬季降水的变化通过影响高原积雪对南亚夏季风产生影响。上述结果有助于我们深入理解南亚夏季风及降水在20世纪90年代末年代际变化的物理机制，并为系统认识亚洲季风及全球气候的年代际变化机理提供有力支撑，进而为气候预测提供科学依据。