大气瞬变涡旋反馈在中纬度海气耦合动力过程中的作用

Midlatitude air-sea interaction is believed to be an important origin for interdecadal climate variabilities. However, mechanism responsible for the midlatitude air-sea interaction remains unclear primarily because processes by which the midlatitude sea surface temperature (SST) anomaly affects seasonal-mean atmospheric anomaly have been unsolved for a long time. The midlatitude SST anomaly can affect seasonal-mean atmospheric anomaly by two dynamical approaches: diabatic heating and atmospheric transient eddy (TE) feedback. In particular, the latter approach has not been understood well. In this proposal, we plan to investigate the role of atmospheric TE feedback in midlatitude air-sea coupling dynamical processes, with focus on the air-sea interaction in midlatitude North Pacific. We place our specific emphases on how the midlatitude SST anomaly affects seasonal-mean atmospheric anomaly dynamically. By observational diagnoses, numerical experiments and theoretical analyses, we will try to investigate coupled pattern between the midlatitude SST, atmospheric TE forcing and seasonal-mean atmospheric anomalies, maintaining mechanism of the oceanic front and low-level atmospheric baroclinicity interaction in the midlatitudes, processes of interaction between synoptic eddy, low-frequency eddy and time-mean flow, and mechanism how the midlatitude SST anomaly affects seasonal-mean atmospheric anomaly with the atmospheric TE feedback. Through above investigations, we aim to uncover the role of atmospheric TE feedback in the midlatitude air-sea coupling dynamical processes.

中纬度海气相互作用被认为是年代际气候变率形成的重要原因，长期以来主要由于中纬度海温异常如何影响季节平均大气异常的过程不清楚，人们对中纬度海气相互作用的机理认识难以突破。中纬度海温异常影响季节平均大气异常主要通过非绝热加热和大气瞬变涡旋（Transient eddy）反馈两种动力学途径，而后者的作用并没有被很好地认识。本项目拟以北太平洋中纬度海气相互作用为对象，以中纬度北太平洋海温异常影响季节平均大气异常的动力过程为重点，通过观测资料诊断、数值模拟试验和动力学理论分析，调查中纬度海温-大气瞬变涡旋强迫-季节平均大气异常的耦合关系，确定中纬度海洋锋区与低层大气斜压性的相互作用过程和维持机制，弄清天气尺度瞬变涡旋-低频瞬变涡旋-时间平均流的相互作用过程，揭示中纬度海温异常通过大气瞬变涡旋反馈导致季节平均大气异常的机理。通过这些研究，阐明大气瞬变涡旋反馈在中纬度海气耦合动力过程中的作用。

中纬度海气相互作用被认为是年代际气候变率形成的重要原因，长期以来主要由于中纬度海温异常如何影响季节平均大气异常的过程不清楚，人们对中纬度海气相互作用的机理认识难以突破。中纬度海温异常影响季节平均大气异常主要通过非绝热加热和大气瞬变涡旋反馈两种动力学途径，而后者的作用并没有被很好地认识。本项目以北太平洋中纬度海气相互作用为对象，以中纬度北太平洋海温异常影响季节平均大气异常的动力过程为重点，通过观测资料诊断、数值模拟试验和动力学理论分析，调查了中纬度海温-大气瞬变涡旋强迫-季节平均大气异常的耦合关系，分析了天气尺度瞬变涡旋-低频瞬变涡旋-时间平均流的相互作用过程，揭示了中纬度海温异常通过海洋锋区变异和大气瞬变涡旋反馈导致季节平均大气异常的机理,阐明了大气瞬变涡旋强迫在中纬度不稳定海气相互作用中的作用。发表论文44篇，其中国际SCI论文40篇，30篇发表于JGR-Atmos、GRL、CD、JAS、IJOC、JHM、ACP等七种国际主流学术期刊，2篇发表于GRL和JGR的论文被选为AGU研究亮点（AGU Research Spotlight）。项目负责人牵头的“东亚气候变异动力学”团队获批国家自然科学基金委创新研究群体；指导培养研究生22人，其中已获得博士学位9名、硕士学位10名。