青藏高原多尺度热力异常对我国灾害性天气与旱涝的影响机制

The multi-scale Tibetan Plateau (TP) thermal effects (MTPTEs) play an important role in triggering China disastrous weathers and droughts and floods (DWDFs), but the related physical mechanisms are not fully understood. This project attempts to examine the MTPTEs and the associated linkages with the China DWDFs by using of observational data at gauge stations across China, satellite data, reanalysis data and numerical forecast products, and to reveal the differences of the MTPTEs impact on China DWDFs among different seasons and time scales. Meanwhile, through investigating the modulation effect of the MTPTEs on the linkages between the other major climate systems (e.g., MJO, the NAO and PDO) and China DWFSs, this project aims to examine the non-linear impacts of the MTPTEs. Finally, this project will attempt to propose a physical concept model on how the MTPTEs influence China DWDFs, to fully understand the air-TP coupling system, and to provide a theoretical basis for forecasting China DWDFs. .

我国灾害性天气与旱涝受到青藏高原多尺度热力强迫的显著影响，但相关物理过程和影响机制尚不清楚。本项目拟综合利用台站观测资料、卫星资料、再分析资料和数值模式预报产品，研究青藏高原多尺度热力异常及其对我国灾害性天气（冷涌和热浪）与旱涝形成的相对贡献，揭示在不同季节和时间尺度上高原热力强迫影响我国灾害性天气与旱涝内在物理过程的差异。同时，对高原多尺度热力强迫调控其它主要海-陆-气影响系统（如：热带低频振荡（MJO）、北大西洋涛动（NAO）和太平洋年代振荡（PDO）等）和我国灾害性天气（冷涌和热浪）与旱涝之间联系进行分析，进而探讨高原多尺度热力作用的非线性影响。最终提出高原多尺度热力异常影响我国灾害性天气（冷涌和热浪）与旱涝的物理概念模型，为全面认识高原地-气耦合系统的影响奠定基础，并为我国灾害性天气与旱涝的预测提供理论依据。

我国灾害性天气与旱涝受到青藏高原多尺度热力异常的显著影响，但相关物理过程和影响机制尚不清楚。本项目通过观测分析、数值模拟和理论研究，取得了如下显著进展：（1）青藏高原热力异常所激发出的大尺度大气遥相关在夏季和冬季存在显著差异：以高原积雪作为衡量高原热状况的重要指标，在夏季，高原积雪影响大气的关键区位于高原西部以及高原南部海拔较高的喜马拉雅山区，积雪异常可激发一新型大气遥相关波列--南欧-东北亚（SENA）型遥相关。当高原积雪异常偏少（多）时，该波列通过激发南欧和东北亚地区的陆-气正反馈过程，使得当地热浪发生频数增加（减少）。上述物理机制在年代际时间尺度上同样适用。在秋冬季，高原积雪影响大气的关键区主要位于高原东部，积雪异常可激发类似于太平洋-北美（PNA）型的大气遥相关，影响下游灾害性天气气候事件的发生；（2）青藏高原热力异常对ENSO信号的的“电容器”效应：在厄尔尼诺发展年春季，热带太平洋海温异常的非绝热加热作用在青藏高原上空强迫出异常气旋性环流，伴随青藏高原西部的异常上升运动，有利于高原西部积雪异常的建立。通过积雪反照率效应，偏多的高原西部积雪维持到夏季并在高低层激发两个异常波列向东北方向传播至黄河流域。受该波列影响，黄河流域处于异常北风的控制，不利于水汽输送，异常偏旱，在拉尼娜发展年，情况正好相反；（3）青藏高原热力异常年际变化可通过调制赤道MJO对流强度进而影响我国“冷涌”：在青藏高原多雪年，MJO在印度洋（2-3位相）的对流活动强度明显增强。少（多）雪年，高原上空热力异常激发出异常反气旋（气旋），利于赤道洋面上南亚高压的西伸（东退），使得西太平洋产生异常的上升（下沉）运动。通过纬向环流圈，印度洋的对流活动被抑制（增强）。在第23位相以及67位相，MJO相关的环流异常场可以很好地与大尺度环流的年际变化叠加，进而调节局地Hadley环流。当MJO的对流中心位于海洋性大陆之上时，它可以引发青藏高原及周边地区的异常下沉运动，使近地面增暖，从而减弱“冷涌”强度。随着MJO的向东传播，MJO对流移至西太平洋，情况趋于相反。