北太平洋中纬度海洋-大气耦合系统近50年演变特征与机制

以黑潮/亲潮延伸体为中心的北太平洋中纬度海域海温和上层热含量的变化既受大气变化的影响，又能够通过海洋动力过程和海洋-大气之间的相互作用影响大气环流，构成北太平洋中纬度海洋-大气相互作用的耦合系统，该系统与亚洲季风系统有密切的联系。本项目抓住黑潮/亲潮延伸体海域海洋动力过程及其"混频"效应是决定北太平洋海洋-大气耦合系统时间尺度这一核心科学问题，采用新提出的"拓展的平衡反馈估计"分析方法和"耦合模式手术"的数值试验技术，研究在全球气温变暖背景下该系统近50年来演变的特征和机理，揭示决定该海域海洋-大气相互作用的几个关键物理过程，区分哪些信号是北太平洋对全球变暖或其他强迫的响应，哪些信号是北太平洋中纬度海洋-大气相互作用的结果，理解中纬度海洋-大气相互作用在全球气候系统中的地位及其与亚洲季风系统的关系，将丰富和发展中纬度海洋-大气相互作用理论，为提高对我国未来几十年气候变化的预估能力奠定基础。

北太平洋中纬度海域海温和上层热含量的变化即受大气变化的影响，又能够通过海洋动力过程和海洋-大气之间的相互作用影响大气环流，构成与热带海洋有密切的联系的海洋-大气耦合系统。本项目抓住黑潮/亲潮延伸体海域海洋动力过程决定北太平洋海洋-大气耦合系统时间尺度这一关键科学问题，研究在全球气温变暖背景下该系统近50年来演变的特征和机理；揭示决定该海域海洋-大气相互作用的几个关键物理过程。本项目发展了一种新的动力统计方法：广义平衡反馈方法，定量地区分了近50年来不同海洋海表温度异常对北太平洋大气环流变异的贡献；发现了热带印度洋海温异常影响东亚和北太平洋副热带大气环流的物理过程和途径；揭示了北大西洋海温异常对北太平洋海洋-大气耦合系统的影响过程和机制；理解了北太平洋年代际变化的不同模态转换关系及中纬度太平洋与热带太平洋之间的联系；发现了由黑潮/亲潮延伸体海域混合层“潜沉”决定的北太平洋副热带逆流年代际变化的新模态，指出该模态对温室气体增加的响应是振幅减少，周期变短；确定了过去50年气溶胶增加导致的亲潮延伸体冷平流效应加强是北太平洋中纬度SST出现变冷趋势的主要原因；发现在温室气体增加的背景下，热带印度洋海盆一致模态及其电容器效应有增强的趋势。该项目的研究结果丰富和发展了中纬度海洋-大气相互作用理论，确定了热带印度洋在东亚气候变化中的重要地位，初步评估了人类活动对北太平洋和热带印度洋的影响和自然变化的相对重要性，有助于改善中国预测年代际气候变化的能力。