北太平洋风暴轴东部型的短期气候异常及其可能机制研究

从纬向结构上看，北太平洋风暴轴不仅存在"多中心"现象，而且最强中心还经常出现在160 W以东地区，在本项目中，将把此情形下风暴轴的分布结构定义为东部型。这是一个新发现的观测事实，其特征目前还尚未完全揭示。由于其异常，不仅可以直接引起附近阿留申低压和阻塞形势的异常，而且对整个北半球大气环流和我国天气气候的异常，具有重要影响，因此，开展对其的研究十分必要，具有重要的科学意义和应用价值。项目拟利用观测分析和数值试验相结合，研究揭示这种东部型的三维结构及其短期气候异常的变化规律，通过研究大气低频变化的遥相关（含急流）和热带及北太平洋的海温异常对其的可能影响和作用，并重点诊断其中的主要物理过程和机制及其相对重要性，研究揭示其可能物理机制，为全面深入理解风暴轴的短期异常及其对大气环流的影响和作用，提供重要的物理基础和理论依据。

北太平洋风暴轴最强中心可以经常出现在160°W以东地区，这是一个新发现的观测事实，其特征和机制目前还尚未完全揭示。本项目把这种最强中心出现在160°W以东地区时的整个风暴轴水平分布结构定义为东部型风暴轴，利用观测分析和数值试验，对其三维结构、短期气候异常的变化规律及其可能的物理机制进行了系统的研究，并取得了以下一些有意义的结果：（1）从月份上来看，7月相对最容易出现东部型风暴轴，1月和2月最难；从季节上来看，夏季相对最容易出现东部型风暴轴，冬季最难；总的来看，出现东部型风暴轴的频数大约占总频数的三分之一。当出现东部型风暴轴时，由于中西部的强度一般也不弱，因而多出现“多中心”现象。（2）从垂直结构上看，无论冬夏，在北太平洋160°W以东地区，东部型风暴轴的强度（气尺度涡动的位势高度方差和扰动动能）可以最强，但与斜压性密切联系的涡动向极和向上热量通量的最大值却并不是最强。（3）北太平洋东部风暴轴的强度和位置具有显著的年际变化特征，在对流层各个层次上都呈现增强的趋势，但夏季变化趋势显著，冬季不显著。（4）经验正交函数分解（EOF）分析的结果表明，在不同季节、不同区域以及是否单独考虑东部型风暴轴的情况下，风暴轴的变化虽然表现出了一定的差异，但都反映出在北太平洋东部区域风暴轴的变化特征有其独特特点，如在该区域风暴轴的主要变化模态并不一定时时与其他区域的主要变化模态一一对应。以冬季为例，与其他区域结果相反的是，在北太平洋东部：风暴轴第一变化模态为在气候平均位置南北相反的偶极子变化型，与太平洋-北美（PNA）大气遥相关型相联系，而第二变化模态为在气候平均位置附近一致增强或减弱的变化型，与太平洋西部（WP）大气遥相关型相联系。（5）综合来看，北太平洋风暴轴东部型短期气候异常的可能物理机制如下：外强迫机制和大气内部机制都具有重要的作用，具体来讲，热带及北太平洋的海温异常可能先通过大气对其的遥相关响应，然后影响急流的变化，进而影响北太平洋中、东地区低层的斜压性，最后再对风暴轴的异常产生重要影响，尤其是，当赤道中东太平洋海区海表温度负异常与黑潮海区海表温度正异常联合配置时，最有利于东部型风暴轴的出现。（6）此外，还研究揭示了冬季北太平洋风暴轴异常对东亚气候及大气环流异常的可能影响。因此，本项目研究成果对加深理解风暴轴的短期异常及其对大气环流的影响和作用，具有重要的科学意义和应用价值。