西印度洋大气垂直环流与江淮夏季降水年际关系的年代际变异的机理

Jianghuai basin is one of the occurrences of the worst droughts and floods. Especially in recent decades, floods in the region increased significantly. Previous studies have indicated that due to the decadal change in the 1970s, a number of factors influencing the regional climate anomalies mutated. For example, after 1980s the influence of ENSO on summer rainfall in Huaihe Basin is weakened. Our latest study found that vertical circulation over the western Indian Ocean has a close relationship with the summer rainfall in Jianghuai Basin, but because of the decadal variability in the mid-1990s, correlation coeficients between vertical circulation in West Indian and the rainfall in Jianghuai Basin transformed from the previous positive to negative. However the mechanism of the fact remains unclear. The project intends to detect the possible mechanisms of the anomalous relationship between the atmospheric circulation over the western Indian Ocean and the summer rainfall variation based on previous work. In terms of diagnosing the causes of the annual relation between the atmospheric circulation over the western Indian Ocean and the summer rainfall variation and its mutatation, and doing some numerical experiments by a model, the possible mechanism of the transformation is tried to be revealed. And the project may be useful and helpful for further understanding of the causes of the variation of the summer rainfall, which may improve the short-range climate prediction of the summer rainfall.

江淮地区是我国旱涝灾害发生最为严重的地区之一。特别是近几十年来，该地区洪涝灾害明显增多。已有的研究表明由于20世纪70年代的年代际变化，一些地区气候异常的影响因子及信号强度发生了变化，如在20世纪80年代之后ENSO对淮河夏季降水预测的参考意义减弱。申请人最新的研究发现西印度洋上空的垂直环流与江淮地区夏季降水存在较密切的关系，但这种年际关系在1990年代中期发生了年代际变异：即从此前的负相关转变为正相关。对于这一事实产生的原因和机理还不清楚。项目拟在前期分析基础上，深入研究西印度洋上空大气垂直环流与江淮夏季降水年际关系的年代际变异的可能原因；通过诊断这种关系变异产生的原因，以期进一步研究西印度洋大气垂直环流与江淮夏季降水年际关系的年代际变异的物理机理。为深入理解江淮夏季降水异常的成因，提高对短期气候异常的机理的认识及其预测效果提供参考。

项目根据西印度洋垂直运动的变化特征，以能反应热带大尺度垂直环流强弱的势函数，提取了反映西印度洋垂直运动的环流场，得到了表征西印度洋垂直环流的指数；分析了西印度洋垂直环流的时空变化特征。利用以上定义的西印度洋垂直环流的指数诊断分析了西印度洋垂直环流与江淮区域夏季降水年际相关关系及其年代际变异特征，并讨论了不同年代西印度洋垂直环流影响江淮夏季降水的主要途径及其差异。结果表明：. 西印度洋大气垂直环流（WIOVC）与中国降水的关系有明显的地域性差异和季节锁相性。其中与夏季江淮地区降水的相关关系最好。但两者在不同的年代际背景下，关系又存在比较大的差别。1958-1978年（L1阶段）WIOVC与江淮夏季降水的相关不显著；1979-1993年（L2阶段）两者呈反位相的变化；1994-2013年（L3阶段）两者呈正位相变化。.WIOVC与夏季江淮降水关系的年代际变化与东亚环流大背景有密切关系，东亚环流背景场在1979年发生显著转折。在1979年之前，贝加尔湖南侧为显著低压，中国东部盛行偏南风，东亚夏季风异常偏强，水汽辐合带位于东北华北，此阶段雨带位于华北东北；而在1979年之后，控制东亚大陆的大气环流发生转变，后两个阶段的环流型态分布类似，只是在强度和范围上略有差异。WIOVC的年际异常作用对东亚环流的影响总是相同的，其对雨带有北推作用。当西印度洋上空有垂直上升（下沉）环流时，东亚夏季风偏强（弱），利于（不利于）南方暖湿空气向北传输，利于（不利于）中国东部雨带北抬。.WIOVC与江淮夏季降水关系的年代际变化对应WIOVC与太平洋垂直环流耦合区域的变化。在1979年以前，西印度洋与太平洋的主要耦合区在东太平洋；1979年以后，西印度洋与太平洋的耦合区域东移至中东太平洋。两者呈反位相耦合，即西印度洋以上升（下沉）环流为主时，太平洋以下沉（上升）环流为主。L1阶段，年代际尺度背景场热带太平洋为强的Walker环流，中国东部盛行偏南风，东亚夏季风偏强，水汽辐合带位于华北；L2阶段，年代际背景场太平洋上的Walker环流减弱，主要雨带位于江淮，此时年际尺度的西印度洋垂直环流作用，使雨带位于江淮以北，致使WIOVC与江淮夏季降水呈现负相关关系；L3阶段，背景场热带Walker环流进一步减弱，水汽辐合带恰位于华南，此时WIOVC对雨带北推的作用使得WIOVC与江淮夏季降水呈现明显的正相关关