夏季风日变化影响东亚气候年际及年代际变动的物理机制

Summer monsoon greatly influences the climate variations over East Asia. The studies of monsoon activities and related impacts are essential to continually improve our understanding and prediction of the regional climate, which can be valuable for the society. Summer monsoon is characterized by a very wide range of variabilities from diurnal to interdecadal timescales, as a response to general circulation, external forcings, and complex regional forcings. The diurnal cycle of summer monsoon (DCOSM) is pronounced particularly over East Asia, and it expresses the strong interaction among multiple forcings that drive the climate system. Therefore, we propose to investigate the long-term variability of DCOSM to gain a unique insight into the monsoon climate over East Asia. A series of observation analyses, climate diagnoses, and numerical simulations are performed to examine the interannual and interdecadal variations of the DCOSM and related precipitation activities. Further analyses are conducted to obtain a detailed clarification of the DCOSM’s influence on climate variations, with emphasis on its roles in regulating moisture transport/convergence, hydrological cycle, convective instability, and Meiyu front. Some emphases are paid on the contribution of DCOSM-precipitation relationship to mesoscale weather systems during the anomalous climate events, such as severe floods, to reveal the physical processes and predictability of climate extremes. With a better understanding of diurnal-scale monsoon activities and their long-term impacts, this study is warranted to provide new insights on the mechanisms of the East Asian climate variability.

夏季风是东亚天气气候变化的重要驱动力。把握多尺度的夏季风活动与气候变异的关系，从而做出准确预报，具有重大的科学意义和社会价值。季风活动不仅受到大气环流和外源强迫影响而发生长期变动，还受区域强迫而呈现显著的日变化现象。本项目从季风日变化的独特视角出发，利用最新降水资料和观测同化资料，结合气候统计、动力学诊断、数值模拟等手段，深入探讨季风日变化在年际及年代际气候变动中的活动规律、详细贡献和反馈机制，从而提高对气候变异的认识水平和预测能力。研究内容依“由现象到机制”和“由观测分析到模拟验证”的路线展开，主要包括：1)考察季风日变化在年际及年代际尺度的活动特征、规律机理及降水响应；2)探讨季风日变化长期变动对水汽输送辐合、水分平衡、梅雨锋、对流不稳定能量等暖湿过程的调控机制，阐明其对东亚气候变动的贡献效率；3)验证拓展季风—降水日变化关系在异常旱涝事件中的表现形式、物理机制和可预报性。

季风活动不仅受到大气环流和外源强迫影响而发生长期变动，还受区域强迫而呈现显著的日变化现象。把握多尺度的夏季风活动与气候变异的关系，具有重大意义和社会价值。主要研究内容包括：探究季风日变化的变动规律及其降水影响；揭示季风日变化在东亚气候中的调制影响和物理机制；阐明季风日变化在异常旱涝事件的突出贡献。.项目研究已取得一系列重要结果：（1）阐明华南降水日变化的三种主要模态,它们竞争控制降水的空间分布、季节变化和年际变动，海岸降水受季风气流切变和海陆风共同影响；（2）定量揭示了大尺度季风气流与两类区域强迫对华北降水日变化的贡献大小；（3）首次提出亚洲季风日变化的第二类“气泵效应”，发现其在季风系统中的重要影响；（4）提出伴随季风日变化的“白天蓄能-夜间释放”机制，阐明其对梅雨锋早晨暴雨的关键贡献，并发现其受副热带高压等大尺度环流的热力动力调节，且暴雨走廊事件的明显年际变化受到中纬度西风带扰动和ENSO的共同影响；（5）研究与季风日变化有关的低空急流，揭示其与华南暖区暴雨成因和降水年际变化的密切联系；（6）研究东亚季风区的跨尺度热带海洋大气相互作用，揭示对流和降水系统的日变化、季节内振荡和年际变化之间的联系机制。.项目资助发表了13篇SCI论文，大多数发表在天气气候著名期刊《Journal of Climate》和《Monthly Weather Review》。项目支撑了人才培养任务，至少3名硕士生直接参与本项目，并顺利毕业。项目大力支持了团队建设，建成一支创新团队，引进副教授1人，在校研究生4人开展日变化有关研究。项目还资助了学术交流合作，研究成果广泛传播和获得较高赞赏。.研究成果从季风日变化的独特视角，明显提升对东亚气候和极端暴雨的科学认识。