青藏高原夏季风的多尺度变率

青藏高原（以下简称高原）动力和热力强迫对亚洲季风爆发、推进和变率的重要影响已被国内外大量研究证实，高原冬季雪盖范围和积雪深度以及春季热源强度也已成为预测亚洲夏季风年际变率的重要信号。作为亚洲季风的一个子系统，高原季风既相对独立，又与东亚季风和南亚季风有一定联系。然而以往有关高原的研究大多是将其视为影响大气环流和周边天气气候的重要外强迫源，对高原天气气候本身特别是高原夏季风及其变率的工作寥寥可数。本课题拟在已有成果的基础上，从亚洲季风系统的观点出发，利用多种资料深化对高原夏季风的季节内、年际和年代际变率主要特征的认识，并考察其在不同尺度时间变率上与东亚季风和南亚季风的可能联系，进而利用大气环流和气候系统模式分析影响高原夏季风不同尺度时间变率的主要过程和物理机制。

青藏高原夏季风作为亚洲季风的一个子系统，其形成和变率既有独特性，又与东亚季风和南亚季风有一定联系。QBWO的进一步北传至高原地区则主要归因于较强的水平水汽平流，其可通过增加相当位温来扰动对流前方大气，进而利于对流的向北传播。本项目在已有成果的基础上，利用多种资料深化对高原夏季风的季节内、年际和年代际变率的主要特征开展了较为深入和系统的研究，并利用大气环流和气候系统模式分析了影响高原夏季风不同尺度时间变率的主要过程和物理机制。此外，从亚洲季风系统的观点出发，进一步考察了它在不同尺度时间变率上与东亚季风和南亚季风的可能联系。在年际和年代际变率尺度上，我们通过分析多种观测资料和CMIP5的8个大气环流模式（AGCM）和15个海气耦合气候系统模式（CGCM）的模拟结果，发现高原季风现象在观测和模拟中都显著存在，但模式中高原季风的现象和相关环流系统偏弱，这与模式物理过程参数化方案的偏差有关。模式对高原季风降水的强度和空间分布特征有明显误差，提高模式分辨率和引入气溶胶间接效应能在一定程度上减小这些误差。在年际变率上，高原热低压和青藏高压都存在显著的准4年周期，但仅有少数模式能模拟出观测的高原季风年际变率特征。在年代际变化方面，高原季风近几十年有增强趋势，但几乎没有模式能再现这种特征。因此，当今大气环流模式和气候系统模式对复杂地形地区的气候变率模拟能力仍然存在较大误差。另外，观测中高原季风与东亚季风和南亚季风的年际和季节内变率存在三极子分布特征，即高原季风偏强时，印度北部，华北降水偏少，而江淮流域降水偏多。大气Rossby波动和准双周振荡可能是联系亚洲季风这三个子系统的重要纽带。在季节内变化尺度上，准双周振荡（QBWO）是高原季内变化的主导模态，在环流、降水和非绝热加热场中均十分显著。QBWO与高原夏季风的爆发、活跃和中断之间关系密切。对于大多数个例，亚洲季风区的QBWO起源于赤道西太平洋，并向西传播首先到达孟加拉湾和印度北部地区，之后北传至高原东南部区域，最后高原上的信号也可向东传播至东亚季风区，形成一个顺时针的传播路径。在QBWO北传过程中，对于20°N以南的区域，东风垂直切变下在对流中心北侧正压涡度的产生是导致QBWO北传的原因。而20°N以北，QBWO的进一步北传至高原地区则主要归因于较强的水平水汽平流，其可通过增加相当位温来扰动对流前方大气，进而利于对流的向北传播。