印度夏季风和东亚夏季风交界面年际变化的物理机制研究

China lies on the strongest monsoon area over the world, whose climate is effected by Indian summer monsoon and East Asian summer monsoon. The interannual varibility of the interface between the two summer monsoons controls the summer flooding and droughts over China. Basing on the previous studies, we will firstly collect and reorganize the data of atmosphere, sea and land in the interface area between Indian summer monsoon and East Asian summer monsoon. According to the index for the interface between Indian summer monsoons and East Asian summer monsoon (IIE), we will study the IIE interannual varibility, and its causes including atmospheric facters and external thermal forcing factors with modern statistical analysis method. We will adopt the theory analysis method and numerical model to reveal the physical processes from external thermal anomaly to the IIE interannual varibility. Through research of four years, not only the law of IIE interannual varibility can be obtained, but also the resaerch achievements will provide scientific basis for improving the ability of forecasting the flooding/droughts in China, and promoting the sustainable development of the socioeconomic of our country.

中国处于全球最强盛的亚洲季风区，夏季受印度季风和东亚季风共同影响。这两支夏季风交汇区位置的年际变化显著调控着中国夏季的旱涝灾害。本项目将在已有研究所定量获得的印度夏季风和东亚夏季风交界面指数及其相关研究成果的基础上，进一步收集整理研究区域附近有关大气、海洋和陆面资料；利用现代统计分析技术揭示印度夏季风和东亚夏季风交界面在年际时间尺度上的时空演变规律，判识影响印度夏季风和东亚夏季风交界面年际变化的大气内部因子和外部热力主控因子，并厘清它们之间的因果关系；利用简化动力模型进行理论分析和气候数值模式进行数值模拟相结合的研究方法，确认外部热力主控因子异常影响印度夏季风和东亚夏季风交界面年际变化的物理过程，并最终获得印度夏季风和东亚夏季风交界面年际变化的物理机制。通过四年的研究，可掌握印度夏季风和东亚夏季风交界面年际变化的物理机制，且可为提高我国夏季旱涝灾害预测水平提供科学依据。

本项目开展了印度夏季风和东亚夏季风交界面年际变化的物理机制研究，获得了如下结果：（1）系统揭示了印度夏季风-东亚夏季风交界面（IIE）年际变化的时空演变特征及其年际变异关键物理过程。研究发现主要由潜热释放所造成的东亚区域的海陆热力差异与交界面的年际变异之间有密切关系。当南海潜热释放异常偏低，当东亚大陆东南部潜热释放异常偏高，即海陆热力差异出现正异常时，将在交界面东侧出现一异常辐合带。此辐合带将有利于交界面向东移动，反之亦然。关键海区海表温度的异常配置也是造成IIE产生年际变异的重要成因。当春季热带印度洋SST偏暖（冷）热带中西太平洋SST偏冷（暖），正（负）海表温度跷跷板模态在孟湾、中国南海和西北太平洋强迫出异常东（西）风进一步导致孟湾印度夏季季风偏弱（强），东亚夏季风偏强（弱）。在此海陆热力及环流的异常配置下导致IIE在年际尺度上异常偏东（西）。（2）基于客观反演描述大气、海洋和陆面大尺度演变特征的低谱截断函数方法，建立了简化理论动力模式并用于研究IIE的年际变化的物理机制。当波流相互作用明显时，IIE的纬向摆动较为显著（3）定量评估了大气环流模式ECHAM5和ECHAM6对IIE的模拟能力，比较了RCP2.6和RCP8.5排放情境下夏季IIE的演变趋势可以发现，IIE的变率与不同排放情景下温度升高的关系不密切，这与两个季风子系统的同位相变化有关。通过ECHAM5-NEMO2.3耦合模式较好的模拟出了关键区海温异常影响IIE年际变异的关键物理过程。研究执行期间发表论文9篇，其中SCI杂志上发表论文5篇（JCR1区2篇，JCR2区2篇，JCR4区1篇）；完成专著1部，获得自然科学二等奖一项；培养博士生8名，获得博士学位3名；培养硕士生19名，获得硕士学位9名。项目超额完成了合同规定的任务。