全球变暖背景下，西太平洋副热带高压年代际变化的机制研究及未来预估

The western Pacific subtropical high (WPSH) shows great influences on the East Asian summer climate. It has been documented that the WPSH has significant interdecadal variation. Deriving from the investigation of the interdecadal position change of the 588 dagpm contour line at 500 hPa, previous studies mainly thought that the WPSH has extended westward after 1970s. Its westward extension has been suggested to contribute to the increased (decreased) rainfall over the middle and lower reaches of the Yangtze River valley (North China) after the late 1970s. However, there are some researchers have argued that it may be inappropriate to directly use the geopotential height field to examine the interdecadal variation of the WPSH, because of the artificial trends of the lifted isobaric surface at middle and lower latitudes that are caused by global warming. Actually, after avoid this artificial trends, all the WPSH associated climate variables have suggested that the WPSH has eastward recessed in the late of 1970s. Compared with the geopotential height field affected by the global warming, the eddy geopotential height field can reflect this eastward recessed interdecadal variation of the WPSH. However, the mechanism for the eastward recession of the WPSH is still unknown. In this project, we investigate the role of the recharging phase of the North Indian Ocean, the Western North Pacific warming and the East Asia cooling on the interdecadal variation of the WPSH and the mechanisms behind them, and further project the WPSH future interdecadal variation in 21 century.

西太平洋副热带高压（副高）对我国夏季气候影响显著，其异常变化与我国旱涝的发生具有紧密的联系。研究表明，副高具有显著的年代际变化特征。以往的研究多关注位势高度场，认为副高在1970s后期西伸，并把我国夏季降水“南涝北旱”型的形成归因于副高的西伸。然而已有研究注意到，在全球变暖背景下，位势高度会随着等压面的抬升增加，其不能客观的反应副高的年代际变化。事实上，避免全球变暖引起的位势高度增加的影响后，扣除纬向平均后的扰动位势高度场能够反应出与其他气候变量一致的副高的年代际信号，即副高在1970s后期减弱东退。然而关于副高年代际东退的原因还需要进一步的分析。本项目利用统计分析和数值模式，对比检验对流层温度的变冷、印度洋的充电状态和西太平洋海表温度的增暖等因素的相对和主要贡献，试图揭示副高在1970s后期减弱东退的可能机制，并预估副高在未来21世纪可能的变化特征。

西太平洋副热带高压（副高）是影响我国夏季气候的重要环流系统之一。副高的年代际变化对我国夏季气候的年代际变化贡献显著。本项目研究了全球变暖背景下副高的年代际变化及其原因，并利用CMIP5模式在RCP8.5情景下的预估结果，预估了未来21世纪副高可能的年代际变化特征。.1) 针对副高的年代际变化，研究结果显示：副高对我国夏季气候的影响在1990s后期存在显著的年代际变化。1990s前期，西太平洋-印度洋的海气相互作用是副高主模态的影响因子，同时副高和高空的西风急流关系密切，亚澳季风区的环流主模态在东亚沿岸表现为PJ pattern，可以显著影响东亚夏季风降水；1990s后期，由于中太平洋型厄尔尼诺多发，赤道中东太平洋的海温异常变为影响副高的主模态，此外，副高和高空急流的关系显著减弱，此时东亚沿岸的PJ pattern消失，亚澳季风区的环流主模态表现为印度低压和副高的偶极子型，副高对东亚夏季风的降水影响显著减弱，对印度夏季风降水的影响显著增强。.2） 对副高的预估结果显示：传统方法关注位势高度场上副高的年代际变化特征，在全球变暖背景下会存在显著误差。特别是在做未来预估时，由于预估温度进一步变暖，位势高度场上反应的副高呈现未来一致变强的趋势。我们的研究发现，扣除纬向平均的扰动位势高度场可以较客观的反应副高的年代际变化特征。评估28个CMIP5模式的历史试验数据发现，有9个模式可以再现副高在1970s后期减弱的年代际变化，其中bcc-csm-1，CESM1-CAM5，GFDL-ESM2G和inmcm4模式中副高的年代际变化信号较显著。基于这四个模式在RCP8.5情景下的预估数据，扰动位势高度，850 hPa水平风场和相对涡度场一致预估出，相对于2010-2025和2071-2100，副高在2026-2070处于较弱位相。以上研究成果对于短期气候预测业务具有重要的指示意义。