热带西北太平洋地区季节内尺度海气相互作用：区别准双周和30-60天振荡

In this project, we plan to distinguish the quasi-biweekly and 30-60-day intraseasonal oscillations and perform a systematic investigation of intraseasonal air-sea interactions and their associations with the propagation of intraseasonal oscillations in tropical western North Pacific and the South China Sea region. Empirical analysis and numerical simulations in combination with past experience of relevant studies and theoretical background will be used to achieve this objective. We will analyze the relative contributions of quasi-biweekly and 30-60-day oscillations to the intraseasonal variability and compare the relationship between intraseasonal variations of precipitation, surface winds, atmospheric humidity, and surface heat fluxes and those of SST between the two intraseasonal oscillations. We intend to unravel the characteristics of intraseasonal air-sea interactions and their seasonal dependence for the two intraseasonal time scales separately and understand the relative importance of atmospheric and oceanic influences in the intraseasonal air-sea interactions. We will analyze the differences in the spatial-temporal evolutions of atmospheric wind, convection, and SST signals on the two intraseasonal time scales and their associations with the air-sea interaction processes. We will evaluate the performance of climate models in simulating the characteristics and processes of intraseasonal air-sea interactions based on climate model outputs. We will compare results of coupled and ocean forced model simulations to demonstrate the impacts of air-sea coupling on the intraseasonal oscillations. The accomplishment of this project will improve greatly our understanding of air-sea interaction processes on intraseasonal time scales and their impacts in tropical western North Pacific and the South China Sea region. This will provide a theoretical ground for improving the skill of long-term weather forecast and short-term climate prediction in China.

本项目结合诊断分析、模式模拟、和过去研究中积累的经验和理论基础，对热带西北太平洋和南海地区准双周和30-60天两种不同季节内尺度海气相互作用的过程及其与季节内振荡传播的联系进行系统性研究。分析两种不同振荡对季节内尺度变率的相对贡献，比较降水、低层风、湿度、海气表面热通量与海温季节内变化的关系；揭示两种季节内尺度海气相互作用的不同特征及其季节依赖性，区别两种不同季节内尺度海气相互作用中海洋和大气影响的相对重要性；分析两种尺度大气风场、对流场和海温场演变的不同特征及其与海气相互作用过程的联系；对气候模式模拟结果进行比较分析，评估模式中两种季节内尺度海气相互作用的特征和过程；比较海气耦合和海温强迫模式模拟结果的不同，说明海气耦合对季节内振荡的影响。本项目的实施及完成有助于加深对热带西北太平洋和南海地区季节内尺度海气相互作用过程和影响的认识，为我国长期天气预报和短期气候预测的改进提供理论基础。

项目研究背景:.热带西北太平洋和南海地区季节内振荡在我国气候异常中起着重要作用。它直接影响上述地区夏季风的爆发、台风的发生和移动；它也影响邻近地区长期天气变化和短期气候异常。以前研究多侧重于分析两种季节内尺度(10-20天和30-60天)振荡的空间结构和传播特征，但对季节内尺度海气相互作用过程及其与大气季节内振荡的联系缺乏系统性研究。本项目区别两种时间尺度季节内振荡，分析和比较它们之间海气相互作用过程和影响的不同及其季节变化。..项目主要研究内容：.1) 分析了南海-西北太平洋地区两种季节内尺度海气变化关系的不同和其季节变化；.2) 分析了西北太平洋和南海地区海表面温度和表面热通量的协同季节内变化特征；.3) 分析了东亚冬季风和冬季南海-西北太平洋海表面温度的耦合季节内变化关系；.4) 分析了冬夏季节南海-西北太平洋地区两种季节内尺度海温信号传播特征；.5) 分析了南海南部地区冬季两种季节内尺度降水变化的不同来源；.6) 分析了热带西北太平洋夏季两种季节内振荡强度年际变化与热带印度-太平洋海温异常的关系；.7) 评估了气候模式中夏季热带印度洋-西太平洋地区季节内尺度海表面温度和表面热通量变化关系；.8) 比较了耦合模式和大气模式中南海地区季节内尺度海气变化关系和季节内信号传播。..项目重要结果：.1) 揭示出南海-西北太平洋地区夏季30-60天和准双周振荡海气关系的不同；.2) 揭示出南中国海和西北太平洋地区海表面温度和表面热通量季节内变化的关系冬、夏之间和10-20天、30-60天季节内振荡之间有着明显不同；.3) 揭示出南海地区海表面温度与东亚冬季风季节内变化之间有着密切耦合关系；.4) 揭示出南海-西北太平洋地区两种季节内尺度海温变化分布结构和传播的不同和冬夏季之间的差异；.5) 揭示出北半球冬季南海南部地区降水10-20天和30-60天季节内变化的来源存在不同；.6) 揭示出热带西北太平洋地区10-20天和30-60天季节内振荡强度年际变化与热带印度-太平洋海温异常关系明显不同；.7) 揭示出个别气候模式不能合理再现夏季热带印度洋-西太平洋地区海表面温度和表面热通量季节内变化之间的关系。..项目研究科学意义：.本项目研究加深了对热带西北太平洋和南海地区季节内尺度变化的过程和机理的认识，这为我国长期天气预报和短期气候预测水平的提高提供一定理论基础。