北大西洋海温对东亚冬季风异常的影响和机理研究

The East Asian winter monsoon variability can exert strong impacts on atmospheric circulation change over both Asia and remote regions and lead to severe disasters, such as freezing rain and snow. Hence, the East Asian winter monsoon variability has been an important scientific issue in atmospheric research. Previous studies have revealed the impacts of the tropical Pacific sea surface temperature (SST) anomalies and the Arctic sea ice change on the East Asian winter monsoon variability. However, little attention has been paid to the relationship between the East Asian winter monsoon and the North Atlantic SST variations. This project intends to make a systematic investigation of the influences of the North Atlantic SST anomalies on the East Asian winter monsoon variability and the associated mechanisms. A combination of statistical analyses, dynamic diagnoses, and numerical model simulations will be employed to achieve this objective. We will conduct statistical analyses to unravel the signal of the East Asian winter monsoon variability in the Atlantic Ocean SST variations and the key oceanic regions with large SST influences. We will demonstrate the physical processes for the influence of the North Atlantic SST anomalies on the East Asian winter monsoon variability through data diagnoses and numerical model experiments. We will perform statistical analyses and diagnoses to investigate whether there have been obvious interdecadal changes in the relationship between the East Asian winter monsoon and the North Atlantic SST variations in the past and the plausible reasons for the interdecadal changes. The accomplishment of this project will advance our understanding of the factors and the mechanisms of the interannual variability of the East Asian winter monsoon. The results obtained in this project have important scientific value to the improvement of the prediction of the East Asian winter climate anomaly.

东亚冬季风变异可造成全球大范围的大气环流异常，引发冰冻雨雪等气象灾害。因此，东亚冬季风变异一直是大气科学领域的热点话题。以往的研究揭示了热带太平洋海温和北极海冰等因子对东亚冬季风变异的影响，而对东亚冬季风变异与北大西洋海温的关系关注较少。本项目拟结合统计分析、动力诊断和数值模式，就北大西洋海温异常对东亚冬季风异常的影响及机理展开系统地研究。首先通过统计分析，找出东亚冬季风变异在大西洋地区海温变化方面的信号并确定关键海温区。再通过资料诊断分析和数值模式试验，揭示和说明北大西洋地区的海温异常影响东亚冬季风变化的具体物理过程。最后通过统计和诊断，研究北大西洋海温与东亚冬季风变异的关系是否存在明显的年代际变化，以及引起这种年代际变化产生的可能原因。上述研究有助于进一步提高对东亚冬季风年际变异的影响因子和机理的认识理解，对提高东亚冬季气候异常的预测水平具有重要的科学价值。

东亚冬季风是北半球冬季最为活跃的环流系统，它的异常活动对全球范围的大气环流变化都有着重要影响。以往的研究揭示了北大西洋海温对欧亚大气环流变化的作用，但对东亚冬季风变异与北大西洋海温的关系关注较少。本项目围绕北大西洋海温异常对东亚冬季风变化的影响及机理展开了系统地研究。结果表明，1979-2016年，东亚冬季风北分量的年际变化与前期夏季北大西洋偶极子海温异常型关系密切，东亚冬季风南分量与北大西洋海温异常关系较弱。春夏季北大西洋区域的大气环流异常可通过改变局地的表面热通量场，在夏季激发出偶极子型的海温异常。通过海气相互作用，夏季偶极子海温异常型在冬季演变为三极子海温异常型。冬季北大西洋三极子海温异常型激发出的大气异常波列从北大西洋传至东亚，进而影响东亚冬季风的异常变化。然而，夏季北大西洋海温异常与东亚冬季风北分量的关系在20世纪70年代末存在明显的年代际变化。70年代末以前，由于北大西洋海气相互作用较弱，夏季偶极子海温异常不能发展为冬季三极子海温异常型，同时冬季异常的大气波列未能传至东亚区域，最终导致夏季北大西洋海温异常与东亚冬季风北分量的联系在70年代末以前并不密切。另外，研究还揭示出青藏高原秋冬季积雪异常与东亚冬季风北分量之间存在显著的正相关。这一密切相关部分归因于夏季北大西洋偶极子海温异常对随后秋冬季青藏高原积雪变化和东亚冬季风北分量变化均有显著影响。但青藏高原积雪也可独立于北大西洋海温异常影响东亚冬季风北分量的变化。该项目的研究成果可进一步提高对东亚冬季风年际变异影响因子和机理的认识，对提高东亚冬季气候异常的预测水平具有重要的科学价值。