在全球变暖情景下ENSO对夏季北印-太暖池区降水年际变异的调控作用

Atmospheric convection is active over the tropical Indo-Western Pacific Warm Pool region, which can induce weather and climate anomalies globally through atmospheric circulations. Summer rainfall often accounts for more than half of the annual total for the warm pool region. It displays large variability on interannual timescales. Previous studies suggest that spatial distribution of SST interannual variability over the tropical Pacific and Indian Oceans (e.g., ENSO in the equatorial Pacific) can induce rainfall anomalies over the warm pool region through atmospheric circulations, which can be modulated by seasonal cycle of background state. In addition, oceanic and atmospheric basic state (SST, oceanic stratification, and static stability of atmosphere) will be different under global warming. But the effect of global warming onto the modulation of ENSO over the warm pool region is still unclear. This project plans to study the modulation of the ENSO effect on Interannual variability of rainfall over the warm pool region during the last several decades, indicate the mechanism of the effect of basic state change, improve the tropical ocean-atmosphere interaction theory under global warming, and provide the theoretical basis for long-term prediction of climate change.

热带印度洋-西太平洋暖池区是全球大气对流活动最强烈的海区，并能通过大气环流来影响全球各地的气候。北印-太暖池区的降水在夏季最为丰沛并且在年际时间尺度上呈现出很大的变异。研究表明一方面整个热带太平洋-印度洋SST年际变化的空间分布型（如东太平洋ENSO）会通过影响大气环流来影响北印-太暖池区夏季降水的年际变异；另一方面，在全球变暖背景下，热带海洋和大气的气候背景态（SST、海洋层结和大气稳定度）也有显著的变化。但是关于ENSO对北印-太暖池区夏季降水年际变化的调控作用在全球变暖背景下是否有变化是至今还不清楚的科学问题。本项目拟通过对观测资料和模式结果的比较研究，研究ENSO对北印-太暖池区夏季降水年际变化的调控作用的长期变化；揭示全球变暖引起的背景态的变化对上述调控作用的影响机制；完善全球变暖背景下的热带海洋-大气相互作用理论框架，为提高气候预测能力提供理论基础。

2020年夏季我国经历了一次超强梅雨季，引发长江流域严重的洪涝灾害，对人民生命安全和社会经济造成重大影响，被中国气象局评为“2020年中国十大天气气候事件”之首（长江流域“暴力梅”）和“2020年国外十大天气气候事件”第4位（日本“暴力梅”）。通过数值模式试验，项目揭示了2020年夏季“暴力梅”的成因并完善了热带海气耦合系统影响东亚夏季气候的机理和动力学框架。提出印度洋本身的海洋-大气耦合模态（即印度洋偶极子事件及其引起的南印度洋缓慢移动的海洋罗斯贝波动）也能影响我国夏季梅雨，拓展了传统上认为太平洋厄尔尼诺通过印度洋“电容器效应”影响东亚夏季风的理论框架，该研究为理解东亚夏季风变异机理和预测提供了新的视角。此外，系统性的阐明南亚夏季风爆发期间气温和降水年际变异机理和物理机制并提出一个新的回归预报模型，显著改善南亚夏季气候的预测水平。该研究完善了传统观点中ENSO对南亚夏季风的调控作用只在发展年夏季，指出了ENSO在衰退年夏季对南亚夏季风的调控作用，尤其是对6月份夏季风爆发时间的影响，提高了对南亚夏季尤其是月与月之间的降水和气温的年际变化及其物理过程的认识，为南亚夏季气候的预测和气候模式的改进提供了重要依据。