西北地区东部水汽输送的年代际变化及其异常成因研究

目前，国内对西北地区东部气候变化趋势存在变暖湿/暖干两种截然不同的结论，同时，对水汽输送的研究还大多集中在我国东南沿海和热带低纬度地区,或者仅限于单一季节的水汽输送特征分析。而对于西北地区东部水汽输送年际、年代际变化的综合性研究，尤其是对气候变化背景下西北地区东部降水的年代际波动是否与水汽输送强度、区域、通道等发生变化有关以及水汽输送异常成因,还缺乏较全面的定量化认识。本项目拟利用西北地区东部近300个气象站完整资料序列及NCEP/NCAR再分析资料和环流特征量数据，通过对不同气候影响区、不同季节水汽输送变化规律以及水汽输送与降水量异常及不同环流特征量的定量关系研究,重点给出西北地区东部气候变暖干/暖湿的关键历史事实；阐明气候变化背景下西北地区东部水汽输送异常成因，揭示出关键气候因子对西北地区东部水汽输送的影响和机理，为加强对西北地区东部气候变化新的事实和特征的认识,提供重要科学依据。

本项目利用西北地区东部近300个气象站1961~2010年常规观测资料及NCEP/NCAR再分析资料和环流特征量数据，通过对西北地区东部不同气候影响区气温、降水以及年和5-9月水汽通量（水汽含量）变化特征的分析，阐明了气候变化背景下西北地区东部水汽输送异常成因，揭示出关键气候因子对西北地区东部水汽输送的影响和机理。研究表明：近50年来，西北地区东部温度呈显著升高趋势，年平均温度的增长率达到0.49 ℃/10a，而降水在波动中逐渐减少，年平均降水的减少率为0.13mm/10a。证明了近50年来，西北地区东部温度升高、降水减少，气候呈暖干变化；近50年，西北地区东部水汽呈显著减少趋势，水汽通量和水汽含量的减少趋势均通过了0.01的显著性检验；西北地区东部年和5~9月水汽通量的突变年份分别出现在1977年和1975年，其中1976年前后，年和5~9月水汽通量发生突变，而年和5~9月水汽含量的突变年份分别出现在1968年和1970年；通过选取西北地区东部5~9月典型干湿季及干湿月，分析其高度场、风场等大尺度环流场的演变特征，发现干季，35°N以北区域基本均为西风或西北风，尤其是在蒙古西部—河西—河套—华北—东北一代为强西北风气流；湿季，西北地区东部处于西南风与西风和西北风的辐合区；通过计算分析发现，夏季，对西北地区东部经向水汽输送起主要作用的是南亚季风，东亚季风影响不大。研究表明，造成西北地区东部水汽输送异常的主要原因是：前一年秋赤道中东太平洋SST显著偏暖（冷）导致El nino（la nina）的发生，并通过大气桥（沃克环流）的影响，使得印度洋SST一致偏暖（偏冷），从而引起大气“Matsuno-Gill pattern” 响应，造成南亚高压偏强（偏弱），致使高原南侧垂直环流出现异常，导致南亚季风偏弱（偏强），并使得西北地区东部水汽通量减弱（增加）。