海温异常对中国南方冬季极端降水年际、年代际变化的影响机理研究

Southern China winter extreme precipitation disasters have an important impact on economic and social development of China. In this study, the interannual and interdecadal variation of winter extreme rainfall in southern China and its relationship with Sea Surface Temperature (SST) have been studied. Firstly, based on the station data, NCEP/NCAR and ECMWF reanalysis and SST from Hadley Circulation Center, some important features (e.g. interannual variation, interdecadal variation,returen period and so on) of southern China extreme precipitation during recently 50-years have been investigated systematically. Secondly, the possible relationship between the circulatin anmaly which is related to winter extreme precipitation and SST anomalies has been discussed on the interannal and interdecadal scale. On the basis of Generalized Equilibrium Feedback Analysis (GEFA), the key regions of SST , which influence the winter extreme precipitation in southern China,are further defined. Based on above results, the atmospheric circulation anomalies which are related to winter extreme precipitation are discussed when SST of key regions is anomalious over Pacific and tropical Indian Ocean and the relative influence degree of the SST on extreme precipitation and their action are further studied. These will reveal the possible mechanisms of the SST anomalies impact on southern China winter extreme precipitation events on the interannal and interdecadal scale. Through above research, the feathures and the possible causes of winter extreme precipitation will be further understood.

扼要论述中国南方冬季极端降水的意义及存在问题，研究试图弄清多海区海温异常共同作用对冬季南方极端降水年际、年代际变化的影响机理。为此，将基于测站资料、NCEP/NCAR和ECMWF再分析资料，Hadley中心海温资料利用GPD等方法，系统地分析中国南方近50年冬季极端降水的年际和年代际变化、重现期等重要特征，研究年际、年代际尺度上冬季极端降水事件与热带、中高纬度海温场异常的关系。再利用广义平衡反馈法，确定影响南方极端降水的关键海温区域。在此基础上进一步研究赤道太平洋、北太平洋、热带印度洋海温场异常时中国南方冬季极端降水相关的大气环流场的变化，揭示年际、年代际尺度上不同海区温度异常对南方冬季极端降水的可能影响机制及相对贡献。通过研究，深入理解中国南方冬季极端降水的变化规律及其成因。

本项目基于测站资料、NCEP/NCAR、ECMWF ERA-Interim等再分析资料研究了中国南方冬季极端降水的年际、年代际变化特征，并且从大气内部影响和热带太平洋、印度洋等海区海温异常强迫两个方面探讨了冬季南方极端降水年际、年代际变化的影响机理。结果表明在年际、年代际尺度上，冬季南方极端降水的主模态均表现为全区一致型，且近50年呈非线性上升趋势，到了80年代后期上升趋势趋于平缓，90年代以后稳定于一高值。这一非线性上升趋势主要是由于极端降水的频次在80年代中后期显著增加所致。进一步研究发现，这一非线性上升趋势与AO增强及中纬度西太平洋海温增暖有关。80年代开始，AO强度增加，从而使得中高纬度地区纬向暖平流增加，欧亚大陆增暖，海陆热力差异减小导致向南方输送的北风分量减少；与此同时，中纬度西太平洋海温增暖，异常的东南风有利于暖湿空气向南方输送。80年代以后，冬季来自中高纬度的北风分量减少，向南方输送的暖湿空气偏多，从而使得冬季南方极端降水呈非线性的上升趋势。. 在年际尺度上，当南方冬季极端降水事件发生的频次偏多（少）时，中高纬度西伯利亚高压强度偏弱（强），东亚冬季风偏弱（强），东亚大槽位置偏东（西），中纬度环流经向度减弱（增强）。低纬的水汽输送主要通过菲律宾上空的反气旋和印度东侧的反气旋，将热带西太平洋和印度洋的水汽向中国大陆南方输送。来自西太平洋的水汽输送与ENSO事件密切相关， ENSO强年，与ENSO事件密切相关的菲律宾附近的反气旋将赤道西太平洋的水汽向中国大陆南部输送，中国南方降水偏强。来自印度洋的水汽通道与前秋印度洋偶极子（IOD）的异常密切相关，这一特征在80年代以后表现显著，IOD偏强年，由于赤道印度洋东冷西暖的异常海温模态，使得局地的Walker环流减弱，赤道印度洋出现东风异常。此外，赤道东印度洋的冷海温异常在印度大陆东南部的洋面上激发一个异常的反气旋，这样的环流结构使得赤道印度洋的水汽沿着反气旋的西边缘向东南亚及中国大陆南部输送，中国南方冬季降水偏强。