云、大气环流与海面温度的相互作用及其对中国气候的影响

Cloud feedback is the primary contributor to the uncertainty of climate sensitivity. The magnitude of cloud feedback depends on atmospheric circulation and the spatial pattern of sea surface warming, so research on the interaction between cloud, circulation and sea surface temperature are important for future climate predictions. In this study, the investigator plans to study the interaction between cloud, circulation and sea surface temperature systematically, with a combination of idealized experiments, CMIP5 simulations and observations. The investigator also plans to research the effect of cloud feedback processes on Chinese regional climate, which would connect the most recent proceedings in climate feedback researches and the prediction of Chinese regional climate. The results would help reduce the uncertainty of cloud feedback and climate sensitivity, which may provide useful information for policy makers.

云反馈是决定气候敏感度的最大不确定因素，云反馈的强度受到海面温度变化的水平分布和大气环流的重要影响，因此开展云、大气环流和海面温度的相互作用机制的研究对预测气候变化是至关重要的。本项目拟结合理想实验、CMIP5气候模拟和观测资料全面，系统地研究云、大气环流和海面温度的相互作用的机制。另一方面，申请人还将研究云的辐射反馈对中国区域气候的影响机制，将气候反馈领域的最新进展与中国区域气候的预测联系起来。相应结果将有利于减小云反馈的不确定性，为温室气体减排政策的制定提供间接参考信息。

云的辐射反馈是决定气候敏感度的最大不确定因素，而云反馈的强度受到海面温度变化的水平分布和大气环流的重要影响，因此本项目结合理想实验、再分析资料和卫星观测资料系统地研究了云、大气环流和海面温度的相互作用。本项目设计和运行了局地海温与海冰扰动数值模拟实验，量化分析了各区域的海温变化对热带大尺度环流的影响；使用有效辐射强迫、线性气候反馈和海温变化分布型的辐射效应对卫星观测到的地球辐射能量收支方程进行了闭合，估算了海温水平分布从非平衡态向平衡态的转变对未来气候的影响；使用辐射传输模式计算了不同地区、不同季节、各种属性的云对地表和大气层顶的辐射效应，获取了适用于计算地表云辐射效应的云辐射内核产品；分析了多种不同辐射强迫因子对海表温度的均值及分布的影响，量化了海温变化的水平分布型以及云反馈的非线性特征对辐射强迫的效率的影响；使用再分析资料分析了局地陆表温度与地表辐射收支之间的统计关系，使用地表能量收支方程估算了各种辐射过程对中国局地地表温度变率和变化的影响。这些研究成果改进了我们对全球和区域尺度云反馈过程的理解，部分成果在未来可能被应用于长期气候预测。