南海夏季风爆发过程的扰动能量特征、机理及应用研究

The onset of South China Sea summer monsoon (SCSSM) indicates the seasonal reversal of large-scale atmospheric circulation in East Asian, and significantly affects its precipitation during the flood season. It is a fundamental approach to study the source of kinetic energy of summer monsoon by the atmospheric energy budgets of the process. However, there are limitations in traditional theory of available potential energy to investigate the regional energy efficiency. Therefore, it is critical to adopt a new approach, i.e. perturbation potential energy (PPE) theory, to investigate energy budgets of the SCSCM at the regional scale. The project will reveal the temporal and spatial variation characteristics of PPE, kinetic energy of circulation (KE) and adiabatic heat(AH). It will be explored the forcing of AH on PPE and the conversion pattern between KE and PPE. And it will be investigated the physical linkage among AH, KE and PPE. In light of the findings, the preceding PPE signals associated with the onset of the SCSSM will be explored, which can provide a new approach to the operational forecast of the onset of the SCSSM.

南海夏季风的爆发，标志着东亚环流大规模季节反转的开始，并且对于东亚汛期降水具有重要影响。从能量学角度研究季风环流动能的来源是研究季风的基本方法。然而在考察局地能量效率时，传统的有效位能理论存在局限性。因此本项目利用适用于局地的扰动位能理论研究南海夏季风爆发过程，揭示南海季风区扰动位能、环流动能以及非绝热加热的时空变化特征，探讨非绝热加热对扰动位能的强迫、扰动位能和季风环流动能的转化特征，阐明非绝热加热、扰动位能和季风环流动能转换的物理机制。在此基础上，寻找南海夏季风爆发的前期扰动位能信号，从而为南海夏季风爆发的相关业务预测提供新的科学依据。

南海夏季风的爆发标志着东亚环流大规模季节反转的开始，也与东亚汛期降水有密切联系。季风环流转换及强弱从根本上来说是由于能量之间的转化。为了克服传统的有效位能理论在考察局地能量效率的局限性，项目利用适用于局地的扰动位能理论研究南海夏季风爆发过程，研究了南海季风区扰动位能、环流动能以及非绝热加热的时空变化特征，探讨非绝热加热对扰动位能的强迫、扰动位能和季风环流动能的转化特征，阐明了季风区的非绝热加热是扰动位能的源汇，而扰动位能通过向动能转换驱动季风环流。在南海夏季风爆发过程中，季风区的动能存在极小值，即在环流转换时具有的动能最小，随着季风爆发动能快速增大，而季风区的扰动位能具有超前的极大值信号，在季风爆发后，扰动位能的极大值存在明显的北跳特征，从而为南海夏季风爆发的相关业务预测提供新的预测依据。