热带季节内振荡与南亚高压季节内振荡之间相互作用

Understanding the dynamic process of atmospheric intraseasonal oscillation (ISO) is an important basis for improving the extended-range forecast. The understanding about interaction between ISO in the tropics and ISO outside the tropics, which is one important topic of ISO studies, is quite limited so far. The South Asian high with planetary scale is a dominant component of Asian summer monsoon circulation system. The intraseasonal variability associated with South Asian high exerts influences upon the persistent abnormal weather in various regions. Tropical atmospheric ISO is a circulation oscillation coupled with convection in planetary scale. Relationship between tropical ISO and ISO of South Asian high is rarely studied. The significant statistical relationship between the intraseasonal activity of South Asian high and tropical ISO is found from preliminary analysis by applicant. However, it is unclear at present whether real physical link exists between them. This proposal aims to systematically analyze the ISO characteristics associated with South Asian high in summer, to diagnosis the characteristics of interaction between tropical ISO and ISO of South Asian high, as well as to investigate the physical mechanisms of the interaction between them by using both the observational analysis and numerical experiments. The achievement of this proposal is to advance the understanding of the characteristics and mechanisms associated with ISO of South Asian high, as well as the understanding about the atmospheric interaction between tropics and subtropics in intraseasonal time scale, which may further benefit the development and improvement of model physics on ISO simulation and prediction.

认识大气季节内振荡（ISO）的动力过程是提高延伸期预报能力的重要基础，热带内、外大气ISO相互作用研究是该领域的重要主题之一，但目前对这方面认识仍不足。具有行星尺度的南亚高压是亚洲夏季风环流系统的主要成员，其季节内变化对区域持续性异常天气有重要影响。热带ISO是行星尺度环流与对流相耦合的振荡，关于热带ISO与南亚高压ISO之间关系，现有研究极少涉及。申请者初步分析发现，南亚高压ISO与热带ISO之间存在显著的统计关系，然而，两者之间是否真正存在物理联系？目前不清楚。本项目拟用观测分析和数值试验两方面技术手段，系统分析夏季南亚高压的ISO特征，诊断南亚高压ISO与热带ISO之间的相互作用特征，研究南亚高压ISO与热带ISO相互作用的物理过程。本项目研究将提高对南亚高压ISO特征和机理的认识，有助于理解热带、副热带大气在季节内时间尺度上的相互作用过程，并为改善模式对ISO模拟预报能力提供依据。

南亚高压季节内振荡（intraseasonal oscillation，ISO）对区域持续性异常天气有重要影响，关于热带ISO与南亚高压ISO之间关系，过去研究极少涉及。本项目采用观测诊断和数值试验等方法，分析夏季南亚高压季节内振荡特征，诊断南亚高压与热带ISO之间的关系，通过多组ECHAM大气环流模式数值试验，对两者相互作用进行量化研究，提出物理过程。主要结果如下：第一，南亚高压ISO与热带ISO活动关系密切，当热带ISO处于印度洋位相（第1、2、3位相），则南亚高压东脊点位置偏西，当ISO处于太平洋位相（第5、6、7位相），则南亚高压东脊点位置偏东。第二，与热带ISO关系最密切的是南亚高压东部关键区，即东亚-西太平洋地区（110º-140ºE，15º-25ºN），该关键区也是南亚高压ISO最显著区域。在热带ISO的调制下，关键区对流层大气垂直结构产生斜压性变化，导致高层南亚高压东脊点的东伸（西退）对应中低层西太平洋副热带高压西脊点的东退（西伸）。第三，在南亚高压与热带ISO之间关系中，主要是热带ISO对南亚高压的影响，南亚高压东部关键区ISO强度40%来源于热带ISO的贡献，而南亚高压对热带ISO平均强度的影响很弱。第四，热带ISO影响南亚高压的物理过程如下，热带ISO从印度洋向东传播至西太平洋时，强对流产生分支，部分由于东亚-西太平洋的有利夏季风背景转为向北传播，ISO向北传播过程中对流强度进一度加强，这就相当于存在一赤道非对称热源。在此热源的作用下，大气产生异常响应，在热源的西北侧，即东亚-西太平洋地区，对流层低层为气旋性环流异常、位势高度负异常，对流层高层为反气旋性环流异常、位势高度正异常，从而导致南亚高压东脊点偏东。而当热带ISO处于印度洋位相时，大气异常响应与上述相反，南亚高压东部位势高度降低，南亚高压东脊点西撤。本项目研究结果提高了对南亚高压ISO特征和机理的认识，有助于理解热带内、外大气在季节内时间尺度上的相互作用过程，并为改善模式对ISO模拟预报能力提供参考信息，部分成果已应用于南海夏季风爆发监测预报业务中。