中国南方春季降水年际变化主模态的年代际转折机理研究

The meteorological scientists have paid a lot of attentions to the variability of spring rainfall over southern China during recent years. The leading mode of interannual variability of spring rainfall over southern China experienced an abrupt change in the mid-1990s. In this project, we intend to explain the plausible reasons for this change. Firstly, the impacts of western Pacific subtropical high, the Eurasian teleconnection pattern, the East Asian upper jet, and sea surface temperature over Indian Ocean and Pacific Ocean on spring rainfall over southern China will be investigated. In addition, the relative roles of low-latitude factors and mid- and high-latitude factors will be studied to reveal the physical processes contributing to the interdecadal change of leading mode of spring rainfall anomaly over southern China. Secondly, the precursory signals of spring rainfall variability over southern China will be explored in different epochs, which may provide helpful theoretical bases to the climatic prediction of spring rainfall over southern China.

中国南方春季降水异常对农业生产和人民生活有重要影响，是近年来气象学家关注的热点问题之一。中国南方春季降水年际变化主模态在1990年代中期发生了显著的年代际转折，目前对这一现象的成因和物理机制的认识尚不清楚。本项目拟利用我国降水、全球大气环流、海表温度和积雪等资料，通过统计诊断和数值模拟相结合的方法来分析西太平洋副热带高压、欧亚遥相关型、东亚高空西风急流和印太海温等因子对中国南方春季降水的影响，研究不同年代际背景下低纬系统和中高纬系统对中国南方春季降水的相对作用及其物理过程，揭示中国南方春季降水年际变化主模态的年代际转折机理。在此基础上进一步寻找不同年代际背景下中国南方春季降水年际变化的前期信号，为提高中国南方春季降水的预测水平提供理论参考依据。

我国南方春季降水异常对农业生产和人民生活有重要影响，是近年来气象学家关注的热点问题之一。已有关于我国南方春季降水的研究分别关注其年际变化或年代际变化。本项目使用1979-2014年中国756个站逐月降水资料，以及ERA-interim再分析资料、哈德莱中心的逐月海表温度以及海冰资料，通过EOF分析、回归分析、相关分析和合成分析等统计方法，研究了1979-2014年中国南方春季降水年际变化主模态的年代际变化。并分别探讨了热带海温异常和热带外强迫因子对其影响的物理机制。结果表明：.我国南方春季降水年际变化主模态有显著的年代际变化。1995/1996年以前，华南为主要的异常中心，其春季降水的年际变化强度较强，而在1995/1996年以后，长江中下游地区为异常中心，其春季降水的年际变化更强。相应地，1979-1995年间，500hPa垂直速度和700hPa散度的标准差大值区均位于华南地区，而在1996-2014年间，标准差大值区则移动到了长江中下游地区。.华南春季降水年际变化强度在1979-1995年较强，是受到了在这一段时间里年际变化较强的西太平洋海表温度异常的影响。当西太平洋海表温度异常偏低（高）时，会在其西北侧的低层激发出异常的反气旋性（气旋性）环流，在异常反气旋（气旋）环流的西北侧有很强的西南风（东北风）异常，从而使得在华南地区出现一个异常的气旋性（反气旋性）风切变，并在局地引发异常的上升（下沉）运动，造成该地区出现降水正（负）异常。同时，西太平洋上异常反气旋（气旋）西北侧的西南风（东北风）异常也有（不）利于将海洋上的水汽输送到华南，增强（减弱）该地区的降水。.长江中下游春季降水年际变化强度在1995/1996年之后发生年代际增强与北极海冰和中高纬系统的年际变化在1996-2014年显著增强有关。当北极海冰异常偏少（多）时，其上空的极涡减弱收缩（增强扩张），从而使得西伯利亚高压和东亚大槽减弱（加强），中高纬经向环流减弱（增强），长江中下游地区出现南风（北风）异常，有（不）利于低层的暖湿气流向长江中下游输送，增强（减弱）该地区的降水。