北极涛动对冬季东亚次季节天气气候影响的年代际变化研究

Most of the previous studies in East Asian winter climate focused on the seasonal mean such as three-month mean (i.e. December, January, and February or January, February, and March) or five-month mean (i.e. November, December, January, February, and March). However, some recent observations indicated that the East Asian winter climate between different sub-seasonal time scales such as early winter and late winter shows significant out-phase relationship, suggesting the winter mean might cover up some primary fact in scientific research and application. Additionally, few studies discussed on the potential impact of the preceding Arctic Oscillation on the East Asian winter climate. Therefore, we attempt to reveal the different potential relationship of the East Asian wintertime (November-March) climate on different sub-seasonal time scale with the simultaneous/preceding Arctic Oscillation and its interdecadal change. On this basis, we further explore the potential connection of the East Asian early and late winter extreme weather with the simultaneous/preceding Arctic Oscillation. The related mechanisms will be investigated through dynamical analysis and model experiment by NCAR CAM5 (Community Atmospheric Model Version 5). Through this study we attempt to further understand how the Arctic Oscillation impacts the East Asian sub-seasonal climate, and hopefully our results will be beneficial to the sub-seasonal predictability of the East Asian winter climate.

以往关于东亚冬季气候的研究通常针对冬季3个月的平均（12月-次年2月或1-3月）或者5个月平均（11月-次年3月）的数据进行分析。然而，近年来一些观测事实表明，冬季东亚不同次季节尺度之间（如前冬与后冬之间）的气候存在显著的反位相变化关系，说明冬季平均的做法可能会掩盖科学研究以及业务应用中的一些基本事实。另外，很少有研究涉及前期北极涛动对东亚冬季气候的潜在影响。因此，本项目将探讨冬季（11月-次年3月）东亚不同次季节气候与同期/前期北极涛动的不同联系，分析其联系的年代际变化；在此基础上，进一步探索东亚前冬、后冬极端天气与同期/前期北极涛动之间的潜在联系；运用动力分析并借助NCAR最新版本大气模式CAM5探究相关机制。通过开展以上研究，本项目试图加深理解北极涛动影响冬季东亚次季节天气气候的主要过程，同时期望为冬季东亚次季节气候预测提供新的参考依据。

以往关于东亚冬季气候的研究通常针对冬季3个月的平均（12月-次年2月或1-3月）或者5个月平均（11月-次年3月）的数据进行分析。然而，近年来一些观测事实表明，冬季东亚不同次季节尺度之间（如前冬与后冬之间）的气候存在显著的反位相变化关系，说明冬季平均的做法可能会掩盖科学研究以及业务应用中的一些基本事实。另外，很少有研究涉及前期北极涛动对东亚冬季气候的潜在影响。.因此，本项目基于多套再分析资料和观测资料以及耦合模式的结果，分析了（1）冬季东亚不同次季节尺度气候与同期北极涛动间联系的差异及年代际变化、（2）前期北极涛动对东亚后冬气候的影响以及（3）东亚冬季次季节气候的其他预测因子。研究结果表明，冬季北极涛动与东亚气候的联系不稳定，呈现“周期性”的振荡型变化特征；前冬北极涛动对后冬欧亚气候的影响在20世纪90年代以后明显加强、成为东亚冬季次季节气候的潜在预测因子；此外，东亚冬季次季节气候预测在考虑ENSO影响的同时，还要考虑中高纬的信号如北极气温、北极海冰以及大尺度大气遥相关的作用。本项目的成果为东亚冬季次季节气候预测提供新的参考依据，并将进一步应用于“冬季欧亚次季节气候的变化成因及预测模型研究”项目中。