平流层异常信号与东亚气候之间的因果关系及在预测上的应用研究

By far the main technique on studying the cause and effect of climate change is based on the general circulation model (GCM) simulations. However GCMs could not yet provide a convincing conclusion because of the limitations in representing the reality of the climate system, for improving understanding of this issue, it is highly desirable to develop a new path that compatible with GCM to enrich theories for understanding the causality of the climate change. Therefore in this proposal by using the state-of-the-art technique, we will explore the climate causality between prior climate signals in stratosphere and east Asian climate, based on this to establish a predictive model by incorporating the constructed driving forces. As a data-driven attempt, this proposal will present a scientific reference for the current issue of climate change and climate causality to make progress in stratosphere-troposphere interaction and short term prediction and in better understanding of the climate causality research from observed climate data.

目前对于气候变化中的驱动成因及影响研究依靠的手段主要是全球大气环流模式，借助于数值试验厘清不同的驱动因子对气候变化的影响。然而, 数值模式的不确定性等问题期待着人们提出和发展与数值模式并行不悖的新途径，研究气候信号间的因果关系。本项目将直接从气候时间序列出发，利用因果关系分析中新的研究方法，讨论平流层信号与东亚气候系统之间是否存在因果关系，并在此基础上建立和发展包含平流层先兆信号的东亚气候预测方法。这对于气候变化中的驱动成因与影响的分析研究来说，它不仅具有很强的针对性和科学参考，而且找到了一个很好的联系实际前沿问题的切入点，有可能为平流层-对流层相互作用的研究及平流层信号与东亚气候的机理与预测问题研究提供一个新的研究思路。

平流层环流异常对对流层天气和气候系统的影响已成为一个研究热点。人们关心的主要问题是，北极涛动/北半球环状模的物理本质、形成的机制，及其在短期气候预测中的应用。然而，现有的研究方法基本上依赖于对观测资料所做的相关性分析，这种方法可以对物理过程的机理给出一些有启发意义的指示，但是，它无法真正地探明过程中是否存在的因果关系。长期以来，对于气候变化中的驱动成因及影响研究依靠的手段主要是全球大气环流模式，依靠数值模式来直观地讨论不同物理因子之间的因果关系，但由于对气候系统认识和技术条件的局限性，数值模式的不确定性将长期存在，进一步完善和改进现有的气候模式，使之更好的适应成因机制分析的需要，依然是科学家们继续努力的重要方向。然而，发展与数值模式并行不悖的新途径，从观测资料出发，利用因果关系等技术手段来分析气候系统的驱动成因及影响亦亟待成为一个重要的研究思路。因此，本项目从观测资料入手，建立直接通往物理机制的研究道路，利用和发展因果关系分析中的理论和方法，探究平流层过程与东亚气候相互作用的因果关系，理解平流层异常影响东亚区域气候的可能机理与条件，建立包含平流层先兆信号的东亚气候预测方法。在平流层-对流层相互作用的研究特别是平流层信号与对流层气候（我们主要关注东亚地区）的机理和预测问题研究中，本项目给出了一些新颖的研究思路和结果。