温度变化影响我国东部地区暖季持续性极端降水的机制研究

The persistent extreme precipitation events (PEP) often bring catastrophic consequences. Under the variation of the background temperature (BTem) and local temperature (LTem), the warm-period PEP frequently occurs over eastern China. Clearly understanding the mechanism of the PEP would provide a theoretical and applicable way to the climate prediction. This project focuses on the warm-period PEP over eastern China. From the perspective of BTem and LTem variations, the mechanism of the PEP variation will be investigated. For the BTem, to get the dominant physical processes which link the temporal-horizontal heterogeneous warming and the PEP, the variation of typical circulations and the atmospheric stability will be analyzed. For the LTem, the Clausius-Clapeyron relationship will be examined to identify the dependence of different types of PEP (convective and stratiform rainfall) on LTem. The dominant physical factors impacted on the relationship between different precipitation and temperature will be further discussed. Finally, based on different-warming sensitive numerical experiments, the relative contributions to the impacts of BTem and LTem on the PEP will be concluded.

持续性极端降水事件具有极强的致灾性，在背景温度和局地温度的双重变化下，这类降水事件在我国东部地区的暖季频繁发生，弄清持续性极端降水的成因对提高气候预测水平具有重要的科学意义和应用价值。本项目围绕我国东部地区暖季持续性极端降水，开展背景温度和局地温度变化影响持续性极端降水的机理研究。针对背景温度，分析时空非均匀增暖下，典型大气环流（如阻塞高压、副热带高压、温带急流和副热带急流协同变化等）和不稳定能量的响应，揭示影响持续性极端降水的主要途径。针对局地温度，检验Clausius-Clapeyron关系描述不同类型（层云和对流）持续性极端降水与温度关系的适用性，探讨影响该关系的关键因子（如降水效率、垂直运动、水汽等）和物理机制。结合数值试验，揭示在不同程度的背景和局地温度变化下，我国东部地区暖季持续性极端降水的变化及机理，进一步考察背景和局地温度影响持续性极端降水的相对贡献。

持续性极端降水事件具有极强的致灾性，在背景温度和局地温度的双重变化下，这类降水事件在我国频繁发生。本项研究围绕我国持续性极端降水事件，分别从背景温度和局地温度变化的角度，探讨了我国持续性极端降水事件的机制，本项研究为提高我国极端天气气候预测水平具有一定的科学意义和应用价值。主要结果如下：.1) 分别从单站持续性和时空群发性的角度，明确表征各类持续性极端降水的方法。揭示出我国东部各区域持续性极端降水事件在持续时长、影响范围、综合强度等特征。在此基础上，考虑温度和降水的双重极端性，提出了极端温度和极端降水复合事件的概念，并揭示出四类复合事件的特征。.2) 明确不同增暖阶段，找到不同增暖时期的典型海温异常信号（IPO和AMO）和典型大气环流异常信号（东亚副热带急流和极锋急流协同变化）。负IPO和正AMO的耦合配置，易于导致副热带急流向北偏移，极锋急流向南偏移。进一步，通过影响东亚大槽和水汽输送，易于导致冬季降水北方增多南方减少的异常。.3) 当极锋急流北移和陆上副热带急流南移时，冷暖空气易在江淮地区的西北部相遇，利于单站的持续性降水在江淮地区发生。进一步研究了江淮地区持续4 d 及以上区域性强降水与急流协同作用的关系发现，在事件发生之前极锋急流显著增强，副热带急流略有增强。伴随着两支急流的变化，西北太平洋副热带高压和北风产生持续性异常，利于冷暖空气活动，导致持续时间较长的区域性降水发生。.4) 从局地温度与极端降水事件的联系来看，当气温低于25ºC时，随着气温的升高日极端降水量增加，并且基本遵循一倍的Clausius-Clapeyron关系。但在气温高于25ºC时，随着温度升高日和小时极端降水量出现不同程度的下降。进一步比较不同小时尺度极端降水与气温关系发现，随着时间尺度的增长，气温增长后极端降水下降的关系变得尤为明显。这可能与单日内极端降水在偏高温时以短时强降水为主有关。