热带太平洋海温年代际变化对我国夏季降水转型的影响

The summer precipitation pattern of eastern China has experienced two significant transitions since 1951. One is the "southern flood and northern drought" from the late 1970s to the late 1990s, another is the northward shift of Meiyu belt since 1999. There are few studies on the causes of transitions, especially the causes of the second transition. Approximately at same time of the second transition, the tropical Pacific SST shows interdecadal variations, especially the ENSO-related largest warm SST center shiftly to center Pacific. It is still unclear that whether these SST decadal transitions caused the northward displacement of Meiyu rain belt. Using AGCM models and comparing with the first transition, this project will focus on the effects of different SST backgrounds on summer precipitation and the differences of the main circulation systems before and after the second transition. Furthermore, based on the linear model we will investigate the mechanisms of how the change of tropical central-eastern pacific largest warm SSTA center in the previous winter impact on the summer Meiyu rain belt. The aims of this project are: 1) to expect have an insight into the mechanisms of different SST backgrounds on summer climate transition, 2) provide some important clues for better predicting summer climate.

自1951年有较全面的观测资料记录以来，我国东部地区的降水格局发生了两次显著的转型, 一次是自20世纪70年代末持续到90年代末的"南涝北旱"，另一次是自1999年以来梅雨雨带的明显北移。针对第二次转型的成因，研究还不多。与第二次转型在时间上大致对应，热带太平洋海温表现出明显的年代际变化，尤其是与ENSO有关的最大暖海温中心位置在转型后明显向中太平洋移动，这些SST年代际转型是否驱动了梅雨雨带北移还不清楚。本项目将利用气候模式，通过与第一次转型的对比，重点研究第二次转型前后不同海温背景影响夏季降水及主要环流系统在年代际尺度上的异同。将结合线性模式，分析前冬热带中东太平洋暖海温中心位置变化对江淮流域夏季降水的影响机制。本项目的研究，旨在揭示不同年代际海温背景对夏季气候转型的影响机制，并定量估计ENSO暖海温中心位置改变对次年夏季降水的影响，为更好地利用模式预测夏季气候提供参考依据。

1970s 末东亚夏季风（EASM）经历了显著的年代际减弱，为了检验全球海温的变化对此次海温的影响，必修借助模式。因此我们先用气候态的全球海温强迫大气环流模式GFDL AM2，通过与两套再分析资料（NCEP-NCAR，ERA40）的对比，发现AM2模式能很好的模拟出EASM子系统（南亚高压、西太平洋副热带高压、越赤道气流等）的随季节的变化。这为下一步的工作奠定了基础，借助AM2 我们的研究结果显示全球海温尤其是热带太平洋海温的年代际变化对此次变异起重要作用。近年来，随着一种海温暖中心位于中部的El Niño事件频繁发生，人们越来越关注这类El Niño与传统（海温暖中心位于东部）El Niño之间的差异。我们首先借助大气环流模式研究了两类El Niño事件（传统El Niño与中部型El Niño）对同期（冬季（DJF））南、北半球大气环流的影响，特别是对中高纬度环流的影响。在北半球，传统的El Niño更有利于正位相的太平洋-北美遥相关（PNA）发展 ，而中部型El Niño则更有利于负位相的北半球环状模（NAM）发展；在南半球，两类El Niño都有利于负位相的南半球环状模（SAM）的形成，但是在传统的El Niño中，SAM的强度更强。对比分析了在2009/2010年中部型El Niño和1997/1998年东部型El Niño背景下，黑潮及其延伸区海温异常对东北地区降水的影响。结果表明：东亚沿岸自南向北异常“反气旋-气旋-反气旋” 环流的偏移是导致这两年东北夏季降水不同的关键。观测与数值试验结果表明两类El Niño事件中黑潮及其延伸区异常海温的差异是形成东亚沿岸异常环流位置偏移的主要原因。