AMO和PDO在1990s末东北亚夏季降水年代际变化中的协同作用研究

The direct phenomenon of the decadal change of Northeast Asia summer precipitation is its spatial distribution inhomogeneity of precipitation in different periods, however its substance should be the thermodynamic and dynamical behavior of sea surface temperature (SST) forced anomalies of circulation and water vapor transportation in Eurasia. Research in this field is both good for understanding the climate background and estimating the climate trend of Northeast Asia. Focusing on the Decadal Change of Northeast Asia Summer Precipitation in Late 1990s, this research try to analyze its connection to anomalies of circulation and water vapor transportation in Eurasia and related external forces or feedback of Atlantic and North Pacific SST, to reveal its possible 'resonance ' and 'anti-resonance' synergistic action of AMO and PDO to circulation and water vapor transportation in Eurasia. Furthermore, numerical simulation of AMO and PDO related SST anomalies using atmosphere model was implemented for verifying the dynamical and thermodynamic mechanism. The attribution of prediction error of Northeast Asia summer precipitation is also analyzed by evaluating the prediction skill of SST anomalies and related atmosphere respond in the global coupled model for developing a dynamical-analogy skill based prediction error modification scheme. Based on this new scheme, the mechanism of synergistic action of AMO and PDO to the circulation and water vapor transportation in Eurasia is further verified.

东北亚夏季降水的年代际变化直观表现为降水空间分布的不均匀性，实质则是海温等强迫下欧亚中纬度环流和水汽输送的热力和动力学作用的不同表现，相关研究对于理解和把握东北亚气候趋势有重要科学意义。项目围绕1990s末东北亚夏季降水的旱涝调整，(1)研究大西洋和北太平洋海温异常对欧亚中纬度环流和水汽输送的热力和动力学作用，重点探讨大西洋多年代际涛动(AMO)和太平洋年代际涛动(PDO)的不同位相配置对环流和水汽输送的影响是否存在“作用效果增强(或减弱)”的协同作用，从新的角度理解东北亚夏季降水年代际调整的物理机制。(2)开展叠加AMO、PDO和ENSO等多个不同区域海温异常的大气模式数值模拟试验；(3)通过对全球耦合模式的客观评估，诊断模式预报中东北亚夏季降水年代际变化的误差成因，研发基于动力-相似理论的模式误差订正新方案，开展1990s末的误差订正试验.

项目围绕1990s东亚降水的年代转变特征，结合AMO和PDO对欧亚中纬度环流和水汽输送异常等作用，联系ENSO异常对东亚环流系统影响的变化，角度解释了1990s末东北亚夏季降水年代际调整的形成机理，并研发动力-统计相结合的模式误差订正方案。主要研究成果包括：i）揭示了1990s东亚的夏季降水、极端降水和4-9月主雨季降水等年代际变化主模态和年代际变化的时空演变特征，确定了东亚地区在不同类型降水对应的年代际转变的时间节点；揭示了主要区域东亚地区水汽输送的路径､水汽输送通量及其辐合辐散､径向和纬向的水汽输送通量､各边界的水汽收支以及影响水汽输送通量的因素；明确了PDO为暖位相转变和西太平洋海温变化是引起500hPa高度场和东亚夏季降水发生年代际反转的重要外部成因。ii）初步回答了AMO、PDO和ENSO等相联系的海温异常对东亚地区主要要先关模态、降水模态等年代际变化的影响，揭示了当AMO和PDO均为正位相时，华南北部、江淮以及东北中部地区极端降水偏多，而AMO为负位相、PDO为正位相时，则中国东部大部分地区极端降水偏少的降水变化特征；给出了AMO和PDO不同配置对中国东部夏季极端降水的影响的物理概念模型。此外，揭示了1990s初之后，前冬ENSO对春季北大西洋三级子海温影响在1900s初减弱机理，而ENSO从CP型为主转变为EP型为主，西北太平洋异常冷海温减弱，西北太平洋地区下沉运动位置偏西，不利于西北太平洋地区的异常反气旋的维持和EAP遥相关的形成，进而建立了1990s东亚夏季降水年代际转变与外强迫海温异常的可能联系。iii）基于国家气候中心的全球耦合模式，开展了BCC_CSM对夏季经向环流模态预报能力评估和诊断分析、BCC_CSM对东亚地区夏季降水的预报能力评估、BCC_CSM模式预测中东亚夏季降水的年代际变化特征评估，深入分析了模式季节预报中东北亚夏季降水年代际变化特征与实况存在偏差的可能原因，开展误差订正试验，提出了基于年代际突变分量的东亚夏季降水动力-统计预报方案、基于“大样本因子组合”的历史相似信息选取技术动力-统计预测方案，有效地改进了BCC_CSM对中国夏季降水的预测能力。