夏季亚洲大地形双加热的变异及其对亚洲季风的影响

The influence of the Asian large-scale orography on the Asian summer monsoon is a key issue in the study of the regional and global "Water, Energy and Climate" which is one of the four Key Projects of the World Climate Research Program (WCRP) in recent years. The study of the influence of large-scale orography on the Asian summer monsoon not only fits the important societal needs, but also belongs to the frontier climate research, possessing science significance..This proposal will be based on the progresses in the studies of the impacts on Asian monsoon of the total and individual diabatic heating over the Tibetan Plateau, and focused on the relation between the summertime sensible and latent heating, the so called two-tier heating, over the Iran Plateau and Tibetan Plateau, the relative contributions to the different branches of the Asian summer monsoon system due to the land-sea thermal contrast and large-scale orography in Asia, particularly the two-tier heating over it. First, the relative contributions due to the Iran Plateau forcing, the Tibetan Plateau forcing, and the land-sea thermal contrast to the different subsystems of the Asian summer monsoon will be detached; thereupon theoretical research based on potential vorticity consideration, numerical sensitivity experiments, and data diagnoses will be employed jointly to investigate the variation of the summertime two-tier heating over the Asian large-scale orography and its influence on the Asian summer monsoon, thereby to understand the feedback mechanism between different monsoon forcing processes and their relative contributions to different branches of the Asian summer monsoon, so as to provide theoretical basis for improving the monsoon climate predictions.

亚洲大地形对亚洲夏季风的影响是研究区域性和全球性的"水、能量与气候"的一个核心问题，该问题已被"世界气候研究计划"列为近期执行的四大关键计划之一。开展亚洲大地形对亚洲夏季风的影响的研究既有重大社会需求，又属气候研究前沿课题，具有重大科学意义。..本申请在以往研究青藏高原总体加热或单种加热对亚洲季风影响的基础上，重点研究夏季伊朗高原和青藏高原感热和潜热双加热的联系，大地形和海陆热力差异在亚洲季风不同子系统形成和变异中的相对贡献，特别是大地形双加热对季风的影响。拟首先分离伊朗高原的强迫、青藏高原的强迫、以及海陆热力差异在亚洲季风不同子系统形成中的相对重要性；在此基础上应用位涡理论、数值试验和资料分析集中研究亚洲大地形双加热的变异及其对亚洲季风的影响。由此揭示不同强迫过程相互反馈的动力和热力机制及影响亚洲夏季风各个子系统的不同贡献，为改进季风的气候预测提供理论依据。

亚洲大地形对亚洲夏季风的影响是研究区域性和全球性的"水、能量与气候"的一个核心问题，其研究既有重大社会需求，又属气候研究前沿课题，具有重大科学意义。本申请在以往研究青藏高原总体加热或单种加热对亚洲季风影响的基础上，重点研究了夏季伊朗高原和青藏高原感热和潜热双加热的联系，以及大地形和海陆热力差异在亚洲季风不同子系统形成和变异中的相对贡献，特别是大地形双加热对季风的影响。.结果表明，伊朗高原和青藏高原的感热加热存在相互影响和反馈：伊朗高原感热加热减少青藏高原的表面加热, 而青藏高原的感热加热则增加伊朗高原的表面加热;形成了观测到的伊朗高原感热加热-青藏高原感热加热和凝结潜热释放-大气垂直环流之间的准平衡耦合系统(TIPS)，影响大气环流；青藏高原上的感热-潜热相互反馈在这个TIPS耦合系统中起主要作用。进一步该研究从大气环流对轴对称加热的响应分为角动量守恒型和热力平衡型出发，基于热成风平衡和Sverdrup位涡平衡，导出副热带地区加热垂直梯度（QZ）和温度T分布之间的（T-QZ）因果关系；由此证明对流上层暖中心（UTTM）必然出现在副热带，揭示了南亚高压和UTTM的形成以及相关的低频振荡、年际变化和年代际变化的机制。项目还提出了亚洲夏季风爆发过程中的“季风爆发屏障”概念，阐明高原影响及产生这一现象的动力学机制，发展了季风爆发动力学；还阐明了青藏高原加热对华 南春雨准双周振荡、南亚高压年际变化的调节作用，以及南亚高压的不稳定和位涡纬向非对称强迫对印度夏季风爆发的影响。项目成果将为改进季风和我国的天气气候预测提供理论依据。.项目成果发表了24篇论文，其中SCI论文15篇；培养博士5人，硕士1人，博士后1人；吴国雄获得陈嘉庚地球科学奖和美国AGU Fellow，刘屹岷入选国家百千万人才工程；获得中国科学院前沿科学重点研究人才项目和基金委青藏高原重大计划的重点项目和集成项目各一项。