南海夏季风的年际增量预测方法和预测模型研究

南海夏季风爆发是亚洲大气环流由冬季向夏季转换的最早的征兆，南海夏季风的爆发早晚和强弱对我国夏季降水形势有重要的影响。因此，南海夏季风的预测是我国短期气候预测研究中一个非常重要的问题。但是，迄今为止，无论是动力还是统计模式对南海夏季风预测技巧还是非常有限，发展高效的南海夏季风的预测方法和预测模型是一个非常重要的任务。鉴于申请者已提出了年际增量的短期气候预测方法并将其成功地应用于长江流域和华北夏季降水的短期气候预测并显示了较好的预测技巧，本项目将研究年际增量的方法进行南海夏季风预测并研制相应的预测模型（包括南海夏季风建立时间和强度预测），主要内容包括：研究南海夏季风年际增量的变异规律；探索年际增量的方法和动力模式方法有效结合的途径和方法；发展动力-统计相结合的高效能的南海夏季风预测模型，期望能提高南海夏季风及我国汛期降水预测能力。

南海夏季风是亚洲季风系统重要组成部分，因此提高南海夏季风的气候预测对亚洲季风及我国夏季气候预测有重要的意义。本项目主要成果是揭示影响我国东部降水异常的新物理过程及新预测因子；系统评估国际上先进的耦合模式包括DEMETER和ENSEMBLES计划中的耦合模式、美国气候预测系统 CFSV2对南海季风、东亚季风等预测能力，并利用年际增量预测方法改进预测；建立我国站点季节降水的统计和动力结合的预测模型，这些预测模型的多年的回报和交叉检验结果都高于原始耦合模式。这些研究成果为我国气候预测提供重要和有力的工具。共发表相关论文15篇，其中8篇为SCI收录。.项目主要创新成果：揭示华南夏季降水的年际变率强度自二十世纪90年代中期显著增强，意味着华南夏季极端降水频率加大，其中的可能原因是与全球变暖和青藏高原东南部的积雪增多以及变率加大有关，二者共同作用造成对流层中下层东亚经向温度梯度减弱，变率加大，导致华南夏季降水年际变率强度增强。揭示了长江中上游极端降水频次的年际变化的成因以及关键海温影响，并比较长江中上游与中下游极端降水频次的水汽输送的差异。通过观测和数值试验揭示冬季和春季印度洋海温年际变率模态的特征，并揭示冬春季印度洋海温年际变率模态正负模态位相对我国华南和长江流域夏季降水的影响过程以及预测意义。系统的评估了欧洲和美国先进的气候预测耦合模式对南海季风、东亚季风、南亚季风的预测能力，主要研究结果是大多数耦合模式对季风系统及相关大尺度环流具有较好的预测效能,如ENSEMBLES计划的各模式能合理第再现南海夏季风相关环流场在不同年代际背景下的年际变化特征，对异常的位置把握较好，但是对异常值大小的预测往往偏小。有强ENSO事件发生时，模式对南海夏季风的预测能力更好。研究还表明DEMETER计划模式对南亚季风具有较好预测能力，并且ENSEMBLES对南亚季风预测效能更高，其中的可能原因是ENSEMBLES对北印度洋、西北太平洋、赤道中太平洋海温异常具有较高的预测效能。但DEMTER耦合模式对东亚季风年际变化以及年代际变化趋势预测能力较差，如难以预测1979年后东亚季风年代际减弱。项目基于年际增量预测方法，有效改进南海季风、东亚季风的预测能力，成功地再现了东亚夏季风的年际变化以及在1979年后年代际减弱的变化。最后，利用年际增量、场预测等方法建立我国站点季节降水的统计和动力结合的预测模型。