东亚副热带急流和温带急流协同变化及其与中国气候异常的关系

围绕东亚地区对流层上层高空急流协同变化及其对我国气候异常的影响问题，利用资料诊断分析、数值模拟试验和动力学理论研究相结合的方法，分析东亚副热带急流和温带急流位置和强度在时间和空间上的协同变化规律及其对应的大气环流结构特征和气候效应，研究东亚地区海陆热力对比和青藏高原附近地区热力作用空间差异以及定常波和天气尺度瞬变强迫影响高空急流协同变化的原因和机理，明确不同类型非绝热加热在急流协同变化过程中的相对贡献，揭示高空急流与低纬和中高纬度地区大气环流系统以及不同大气低频遥相关型之间的联系过程，探讨高空急流协同变化在我国大范围降水和气温持续性异常过程中的作用和前期征兆及其预报指示意义，加深对东亚高空急流活动基本特征和变化规律的认识，为提高我国短期气候预测水平提供科学依据。

东亚副热带急流和温带急流是北半球中高纬度地区的重要环流系统，对我国和东亚地区的天气气候变化具有重要影响。以往对高空急流的研究更多的是关注副热带急流及其天气气候效应，本项目在明确区分东亚副热带急流和温带急流的基础上，从两支急流协同变化的角度，研究了高空急流协同变化规律、高空急流协同变化气候效应、高空急流协同变化机制。分析副热带急流和温带急流的强度变化发现，两支急流在时间和空间变化上具有相互关联的特征，表现为一支急流强度和位置发生变化时，另一支急流也同时或超前、滞后发生变化，两支急流在时间和空间变化上的相互关联特征称为急流的协同变化。这种协同变化反映了中高纬度地区大气环流系统的整体结构和变化特征，同期协同变化反映不同纬度环流系统的相互作用，而超前协同变化反映中高纬度环流系统调整的前期信号。副热带急流和温带急流强度的反位相协同变化即副热带急流强（弱）伴随着温带急流弱（强）为急流变化的主要配置形式和模态，其不同配置及协同变化与梅雨期降水、冬季冷空气活动、东亚冬季风南北模态以及持续性异常低温事件具有密切关系，因而两支急流强度变化的不同配置可作为大气环流和天气气候异常的先兆信号，对暖湿气流和冷空气活动的预报具有应用价值。通过分析外强迫和大气内部动力学反馈过程影响高空急流协同变化机制，发现在温带急流偏强副热带急流偏弱时，位于东北太平洋上经向分布的冷暖海温异常对导致经向温度梯度异常，有利于副热带急流减弱、温带急流增强。当温带急流偏弱副热带急流偏强时，伴随着位于西北太平洋地区的增强海温异常，增强的对流活动通过经向遥相关型增强副热带急流。此外，天气尺度瞬变扰动的正（负）异常分别对应着温带急流和副热带急流增强（减弱），并通过EP通量和平均动能与瞬变扰动动能转换相联系。本项目的研究结果加深了对东亚高空急流基本特征和变化规律的认识，有助于提高我国短期气候预测能力。