中南半岛春季土壤湿度异常对长江流域夏季降水的影响

The summer droughts and floods in the Yangtze River Basin are closely related to anomalous activities of the East Asian summer monsoon system. Studies have shown that the surface thermal anomalies in the Indo-China Peninsula are important signals affecting the East Asian summer monsoon. Thermal anomalies in the Indo-China Peninsula are closely related to the surface features, especially soil moisture. Our preliminary results exhibit a significant negative correlation between the spring soil moisture in the Indo-China Peninsula and the summer precipitation over the Yangtze River Basin: there is an excessive precipitation in summer over the middle and lower reaches of Yangtze River if the Indo-China Peninsula is dryer than normal in spring, and vice versa. However, the causes of soil moisture anomalies in the Indo-China Peninsula and its related mechanisms of affecting the monsoon system and the precipitation over the Yangtze River Basin remain unclear. It is of great significance to thoroughly investigate the effects of soil moisture over the Indo-China Peninsula on the monsoon system. This project aims to reveal the changes in the soil moisture over the Indo-China Peninsula in recent decades, and to explore the relationships and physical mechanisms between the soil moisture and the monsoon system through diagnostic analyses and numerical simulations. This study will provide important scientific supports to better understand the changes and related mechanisms of the East Asian summer monsoon and summer precipitation over the Yangtze River Basin.

长江流域夏季旱涝灾害与东亚夏季风系统的变异紧密相关，已有研究表明中南半岛地表热力异常是影响东亚夏季风的重要信号，但尚缺乏较为深入的机理研究。中南半岛的热力异常与复杂的下垫面特征，尤其是土壤湿度存在紧密的联系。申请人最近的预研究发现中南半岛春季土壤湿度与长江流域夏季降水存在显著的负相关关系：中南半岛春季偏干则长江中下游地区夏季降水偏多；反之，中南半岛偏湿则降水偏少。然而，中南半岛春季土壤湿度异常的规律和成因，如何通过改变区域热力状况影响到季风系统，进而导致长江流域夏季降水异常，目前尚不清楚。深入探讨中南半岛土壤湿度对季风系统的影响机理有着重要的意义。项目拟利用多源资料，通过诊断分析和数值试验，研究近几十年中南半岛土壤湿度的变化特征，探讨中南半岛土壤湿度与季风系统之间的联系及物理机制，为深入理解东亚夏季风—长江流域旱涝的变化规律及机理提供科学依据。

长江流域夏季气候状态与东亚夏季风系统紧密相关，其季节预测水平的提高存在不小的挑战。本项目的研究发现中南半岛春季土壤湿度与长江流域夏季降水的异常变化在1961-2010年间存在显著的负相关关系：中南半岛春季偏干则长江中下游地区夏季降水偏多；反之，中南半岛偏湿则降水偏少。分析表明异常的中南半岛春季土壤湿度能够通过影响蒸散发改变局地地表气温。由于其自身异常能持续较长时间，这种土壤湿度对局地温度的影响能够延续到夏季，从而对东亚夏季风系统和长江流域的夏季气候状态造成影响。以中南半岛土壤持续偏干为例，异常偏低的土壤湿度导致地表蒸散发减少，从而升高地表温度。这种异常的地表加热抬升了局地的位势高度，因此吸引西太平洋副热带高压（西太副高）过度西伸。伴随着异常偏西的夏季西太副高变化，我国华南地区底层异常加强的西南风会向长江流域输送更多的水汽。这种情况下会使得梅雨锋和长江流域夏季降水有所加强。同时，沿梅雨锋面的上升运动得到加强，且因为异常的暖温度平流而得到维持。因此，长江流域夏季极端降水事件发生的频次也随之增加，造成更大的危害。然而，上世纪90年代初期，东亚夏季风经历了年代际突变，大尺度环流背景随着气候变化而发生了改变，导致梅雨锋和长江流域夏季降水对中南半岛春季土壤湿度异常的响应从90年代初期开始减弱。本文强调中南半岛土壤湿度可以作为一个重要的东亚地区气候季节预报因子，但需要注意不断变化的气候背景条件。