亚欧大气环流冬季重现的年际-年代际变化及其对东亚冬季气候的影响

Winter-to-winter recurrence (WWR) is an important persistence characteristic of large-scale sea surface temperature and atmospheric circulation anomalies in middle-high latitude, whose influences on extratropical climate change can not be ignored. However, interannual-interdecadal variability of the WWR of atmospheric circulation anomalies over Eurasian and its impacts on the East Asian winter climate have not been studied yet. This project will study essential characteristics of the interannual-interdecadal variability of the WWR of atmospheric circulation anomalies over Eurasian through data statistic and dynamical diagnostics; From the perspective of relationship in atmospheric circulation between the Eurasian and North Pacific, taking into account the tropical-extratropical interaction, and combining numerical simulation, this project will reveal the possible causes of the interannual-interdecadal variability of the WWR of atmospheric circulation anomalies over Eurasian, and propose corresponding physical conceptual model; On this base, we will analyze the influences of interannual-interdecadal variability of the atmospheric WWR over Eurasian on winter climate of East Asia, reveal its possible mechanisms, and explore the implications of the atmospheric WWR over Eurasian for winter climate prediction in China. The implementation of this project will provide a new idea for studying the WWR, especially for the atmospheric WWR, and have important scientific significance and practical value for understanding persistence characteristics of large-scale atmospheric circulation anomalies in middle-high latitude and their impacts on the East Asian climate.

冬季重现是中高纬大尺度海温和大气环流异常持续性的一个重要特征，会对热带外气候变化产生不可忽略的影响。然而，目前针对亚欧大陆大气环流冬季重现年际-年代际变化及其对东亚冬季气候的影响尚没有研究工作涉及。本项目将通过资料统计和动力诊断，研究亚欧大气环流冬季重现年际和年代际变化的本质特征；从亚欧与北太平洋大气环流相联系的角度，兼顾热带和热带外相互作用，并结合数值模拟，揭示亚欧大气环流冬季重现年际和年代际变化的可能成因，并提出相应的物理概念模型；在此基础上，分析亚欧大气环流冬季重现年际-年代际变化对东亚冬季气候的影响，揭示其影响的可能机制，探讨亚欧大气环流冬季重现对中国冬季气候异常的指示意义和预测作用。这方面工作的开展，将为研究冬季重现特别是大气环流冬季重现问题提供一个新的思路，对深入认识和理解中高纬大尺度大气环流异常的持续性特征及其对东亚气候的影响有重要的科学意义和现实价值。

冬季重现是中高纬大尺度海温和大气环流异常持续性的一个重要特征，会对热带外气候变化产生不可忽略的影响。然而，目前针对亚欧大陆大气环流冬季重现尚没有研究工作涉及，特别是对亚欧大气环流冬季重现年际-年代际变化研究还没有引起人们的重视，它对东亚气候异常的影响也尚不清楚。因此，本项目主要研究了亚欧大气环流冬季重现年际和年代际变化的时空演变特征；通过资料分析结合数值模拟，阐明了亚欧大气内部动力过程、北太平洋海气系统冬季重现及热带ENSO在亚欧大气环流冬季重现形成中的相对作用；揭示了亚欧大气环流冬季重现对东亚冬季气候的重要影响。取得如下重要结果：.1）基本特征。亚欧大气环流冬季重现存在显著的年际和年代际变化。从1951-2014年共有35个重现年和28非重现年，重现年正（负）异常都出现在1977年之前（后）。重现年与非重现年亚欧大气环流的时空演变特征存在显著差异。在重现年西伯利亚高压存在冬-冬季的重现现象；而在非重现年冬季西伯利亚高压没有在第二年冬季重现。.2）物理机制。虽然亚欧大气环流冬季重现的产生伴随着北太平洋大气环流冬季重现的出现，但是后者对前者的影响很小。统计分析和数值试验的结果都表明，亚欧局地大气内部动力过程对大气环流冬季重现的产生更为重要。.3）ENSO影响。去除东部型和中部型ENSO信号后，亚欧大气环流重现的特征基本不变。数值试验的结果也表明热带太平洋海气系统年际-年代际变化对亚欧大气冬季重现的影响很小。.4）气候效应。东亚大气环流在重现年和非重现年存在显著差异，它会进一步影响气温异常。在正（负）重现年，东亚表面气温在前后两个冬季都偏冷（暖）；而在非重现年，前后两个冬季的气温符号相反。. 以上成果为研究冬季重现特别是大气环流冬季重现问题提供一个新的思路，对深入认识和理解中高纬大尺度大气环流异常的持续性特征及其对东亚气候的影响有重要的科学意义，为改进东亚特别是中国的季节和年际气候预测提供了有用信息。. 以上研究结果已发表SCI论文4篇。