春季青藏高原融冻和融雪异常与全球大气环流及亚洲夏季风关系及机理的研究

The effects of diabatic heating over the Tibet plateau (TP) has strong influences on weather and climate in East Asian and global general circulation.Spring is a season of transition, and is earlier stage of Asian summer monsoon.The process of frozen ground thawing and snow melting occurred over TP in spring influence soil moisture and temperature change over TP, also influence diabatic heating anomaly over TP, as well as influence diabetic heating and moisture to vapor exchanging between land surface and atmosphere over TP. These processes relate to the onset and strength anomalies of East Asian summer monsoon system,the general circulation on East Asian and global scale further. Using observation experiments, data collecting and analysis, combined with re-analysis and satellite data, this project will analyze the relation between diabatic heating anomaly and frozen ground thawing and snow melting, to analyze the relationship between frozen ground thawing and snow melting and diabetic heating over TP, to diagnose dynamics analyzing the mechanism of diabatic heating over TP and the anomalies of East Asian summer monsoon, summer precipitation in China and general circulation on global, to deep understand and reveal the coupling of mechanism and interaction effects between diabatic heating over TP and circulation on global. The physical image between diabatic heating anomaly over TP and global circulation will be made.

青藏高原（简写为高原）地区的非绝热加热对全球大气环流和东亚天气气候有着重要影响。春季是季节转换期，也是亚洲夏季风建立的前期；高原地区发生在春季的融冻和融雪过程，影响高原地区的土壤温湿度变化，从而影响到高原地区的非绝热变化，影响春季高原地区地表和大气之间的非绝热加热交换，进而影响到亚洲夏季风的建立和异常、东亚和全球大气环流的异常。本项目拟以高原地区春季发生的融冻和融雪过程为切入点，从补充观测试验、资料收集，再分析资料和卫星资料的融合入手，通过统计方法和动力学特征的分析计算，揭示高原地区由融冻和融雪过程异常引起的高原地区非绝热加热的异常对东亚季风系统的建立、强度、起讫，中国夏季降水以及全球大气环流的影响的关联和内在机制，并通过数值模拟进行分析和验证，总结出高原地区春季融冻、融雪过程异常—过渡季节非绝热加热异常—东亚季风系统异常—中国夏季降水—全球大气环流之间的物理图像。

本项目通过建立观测试验点和观测试验，与协作单位之间的协作观测，率定了青藏高原地区水热参数；发展了一个新的陆面模式中的冻融参数化方案，减小了模式对冻融过程中土壤温度、湿度模拟的偏差；建立了一个完全水热耦合模式，模式考虑了水汽扩散对土壤水热传输的影响，使模式对土壤的水分和土壤的垂直分布与观测更为接近，发展的模式对地表非绝热加热有显著的改进，减小了冻融期间地表感、潜热模拟的不确定性。通过观测资料和数值试验的综合分析，得到了青藏高原不同地区、不同时期感、潜热的季节变化特征及不同再分析资料的偏差特征（最大可达20W/m2）。分析了冻融过程中土壤水热传输规律，冻融过程对土壤水分有“存储”作用，无冻融过程，春季土壤湿度会损失~10%；定量估算了由冻融过程引起的地表非绝热加热异常可达5~10 W/m2。利用动力诊断、数值模拟等手段，分析得出了青藏高原冬春积雪的时空分布异常对中国东部夏季降水雨带的影响规律，论证了青藏高原地区冻融过程可作为短期气候预测提供“信号”。揭示出了青藏高原不同区域非绝热加热对其南、北的热力强迫是影响东亚夏季风的机制，通过改变高原南北两侧的温度梯度，导致了西风定常波的异常。定量给出了土壤冻融与夏季降水的关系，明确了青藏高原春季土壤湿度变化作为慢过程，是中国东部夏季降水异常的气候系统的外强迫，对夏季降水具有指示意义。通过本项目的研究，加深了青藏高原融雪、融冻过程对中国东部夏季降水的影响机制的理解，为进深入研究青藏高原对东亚夏季降水的影响，理解青藏高原地表非绝热加热异常和东亚大气环流及全球大气环流之间的关系提供了事实和理论依据。