年代际尺度太阳光谱辐照度调制东亚气候的机理研究

The contribution of solar activity to modern climate variation, particularly in decadal scale, is one of great interests in science. Due to the stagnation of global average warming in the recent ten years, and the big gap of changes in solar spectral irradiance between new satellite observations and the previous understanding, the possible amplification of solar signal in climate system become an interesting and leading subject. Based on the new observational facts of solar spectral irradiance, this study would firstly confirm the climatic elements and areas in East Asia sensitive to the solar irradiance changes. Furthermore, physical processes of the visible and ultraviolet solar radiation 11-year cycle to the East Asia climate would be explored respectively, by using an earth system model which couples the atmosphere, the sea and chemical processes. Then, a conceptual image of solar spectral irradiance affecting climate system in the East Asia is expected. Finally, the contribution of solar spectral irradiance variations on modern climate change in East Asia would be quantitatively assessed. This study will deepen the theoretical understanding of climate change attribution, and can provide support to decadal climate prediction.

太阳活动对近代气候变化，尤其在年代际尺度的影响研究是气候变化归因的热点议题。进入21世纪以来年全球年平均增温停滞，卫星观测发现太阳光谱辐照度变化远大于以往的认识，气候系统对太阳分光谱辐射的响应和可能的放大机制研究成为前沿课题。本研究将从近三十年太阳光谱辐照度变化的新观测事实出发，首先确认东亚地区对太阳辐照度变化敏感的气候要素和关键地区。进而，基于海-气-化学耦合的数值试验，分别探讨年代际尺度太阳可见光和紫外辐射变化作用于东亚气候的途径和物理过程，提炼出太阳分光谱辐照度影响东亚气候的物理图像模型。在此基础上叠加可见光和紫外辐射的作用效应，应用数值模式客观评估太阳光谱辐照度变化对近代东亚气候变化的贡献。研究将为气候变化归因和东亚年代际气候预测提供理论基础和支持。

近几十年卫星观测数据发现太阳光谱辐照度变化远大于以往的认识，特定区域气候系统对太阳分光谱辐射的响应是当前气候研究的前沿课题。项目应用海-气-化学耦合地球系统模式WACCM，基于CMIP6推荐的太阳分光谱辐射强迫数据（Matthes，2017）和CMIP5采用的太阳分光谱辐射数据（Lean，2009）模拟了1974-2005年3个太阳黑子周期大气海洋特征，分析了年代际尺度太阳分光谱辐射强迫变化对东亚冬季风和夏季风雨带的影响。研究显示，太阳活动对东亚冬季风具有显著影响，并在太阳活动高值和低值年具有非对称性。东北亚是响应太阳活动的显著区域，太阳活动强年，东北亚冬季风减弱，冬季偏暖，降水减少；华北和华南地区冬季风增强，偏冷冬，降水增多。中国中东部夏季雨带准10年振荡与太阳紫外辐射的关系数值试验显示，采用CMIP6太阳分光谱辐射强迫能够再现观测资料中国中东部降水雨带的准10年经向振荡与太阳黑子周期的关系。大气环流场显示，CMIP6试验环流场特征明显更接近实际观测，太阳高年季风主体范围偏大，江南地区为异常下沉运动，不利于降水，使雨带易偏北，造成雨带同步于（或略滞后于）太阳黑子周期的经向振荡。项目研究可为气候变化归因和东亚年代际气候预测提供理论基础和支持。