基于非均匀基流的行星波传播新理论与亚澳季风相互作用

亚澳季风变化对东亚气候有很大影响。由于澳洲季风系统和亚洲季风系统分处南北两个半球，亚澳季风的相互作用必须从南北半球大气相互作用的角度来研究，这必然涉及到行星波的南、北半球传播理论，但传统的行星波理论对此尚有明显缺陷与不足。本项目将基于非均匀基流建立新的行星波动理论，以系统考察和认识Rossby波扰动在亚澳季风区南北半球的传播和演变特征，探索亚澳季风区行星波传播与季风季节-年际变动的关系，建立理论模型来探讨其中的机制，并采用大气环流数值模式有针对性的开展数值试验，与理论结果和诊断分析结果进行比较，以确认理论的正确性和有效性，从而揭示行星波南北半球传播对亚澳季风气候、旱涝的影响及机理，提出相应的概念模型，并认识非均匀基流行星波动对亚澳季风影响的可预报性，为提高东亚夏季风季节预测水平提供一定的理论参考。项目的成功实施可为理解亚澳季风相互作用及其对东亚气候的影响研究提供新的途径。

在传统Rossby波传播理论基础上，建立了基于无辐散非均匀基本气流定常波和非定常波水平传播理论，在此基础上论证了定常波穿越东风带传播的可能性和其经向传播由经向背景流主导的单向性，考察了对流层高低层实际气候背景场中南、北半球热带定常波传播路径，发现越赤道气流对定常波穿越热带东风带起着决定性作用，亚澳季风区是越赤道传播的主要通道，为理解亚澳季风系统相互作用提供了理论基础。考察了亚澳洲季风区非定常波的周期，纬向1-2波表现为低频特征；初步建立了有辐散非均匀基本气流中行星波水平传播理论，开展了基于水平非均匀基流的两层模型理论解的求解过程，发现辐合辐散和基本风场切变对行星波的传播都具有影响。. 此外，针对多个大尺度系统环流变率、亚澳季风区降水和预测方面也进行了系统研究。发现Hadley环流变率的主导模态存在年际和年代际变化，且与热带海温经向对称性存在密切联系；发现季风区经向海温暖轴存在突然北跳的特征，可以触发夏季风爆发，并通过Gill模式考察了热带大气对单一型赤道非对称热源的响应，对这一现象进行了解释；发现两类ENSO对Hadley环流和中国降水具有不同影响；提出了季风降水预测的尺度分离降尺度方法，并成功应用于2011年业务预测，为业务部门提供了重要参考。这些结果为理解大气环流变率及机制、季风降水预测等方面都具有重要的指导和参考意义，也为明确行星波传播在亚澳季风系统相互作用中所扮演角色提供物理和方法指导。. 围绕项目研究目标，项目执行期间完成受项目资助的论文50篇，已经发表（含录用）SCI论文31篇，CSCD论文19篇。毕业博士生16名，硕士生1名，在读博士生2名。依托项目组织前沿国际研讨会3次，参加国际特邀报告15次。