月尺度上冬季欧亚型遥相关的机理研究

Eurasian pattern (EU) is a major teleconnection pattern during boreal winter. It is an important factor that influences the Eurasian climate, and especially, it plays an important role in the variability of the East Asian winter climate. Previous studies show that EU pattern often plays an important role in some recent extreme weather and climate events observed in East Asia. In addition, the influence of EU-like pattern on the East Asian climate has become stronger in the last three decades. Therefore, the intensive study on the EU pattern is not only in favor of improving the understanding of EU pattern itself, but also has a great scientific and operational importance for understanding the East Asian winter climate. Previous studies of EU pattern mainly focused on its climatic influences, but less on its formation and variation mechanism. The limited studies on the mechanism of EU pattern paid their attention to the role of external forcing. In contrast, the study on the internal dynamic mechanism of EU pattern is quite limited. Therefore, in this project, we plan to study the internal dynamic process and mechanism on the formation and maintenance of EU pattern during boreal winter on monthly time scale. The main tools to be employed include energy conversion analysis and atmospheric wave feedback analysis. Especially, effects will be put on the feedbacks from atmospheric transients eddies and on the baroclinic energy conversion process. The expected results will not only deepen the current understanding on the formation, maintenance and variations of EU pattern, but also provide theoretical background to understand the formation and variations of East Asian winter climate.

欧亚（EU）型遥相关是北半球冬季主要的遥相关型之一，它是影响欧亚大陆气候的重要因子，特别对东亚冬季气候有重要影响。研究表明，近年来的一些极端天气气候事件中EU型常常起到重要作用，近三十年来EU型波列对东亚冬季气候的影响也在不断加强。因此，深入研究EU型遥相关不仅可以丰富对大气遥相关本身的认识，而且也对理解东亚冬季气候变动机理有重要的科学意义。以往对EU型的研究主要集中在它的气候影响方面，而对其形成和变化的机理研究较少；有限的机理研究也多考虑外源强迫的作用，而对大气内部动力过程研究较少。本项目拟利用能量转换和大气波动反馈理论，对冬季月尺度上EU型形成和维持的大气内动力学过程和机理进行系统研究，特别针对大气瞬变波和斜压能量转换过程对EU型的贡献进行全面深入的分析。这不仅对于深入理解EU型形成、维持和变化的物理机制具有鲜明的科学意义，而且也对理解东亚冬季气候变动及其成因具有重要的科学和实际意义。

欧亚（EU）型遥相关是北半球重要的一个遥相关型，是影响欧亚大陆气候的重要因子，特别是对东亚地区的冬季气候有重要影响。因此，研究EU型遥相关对理解东亚冬季气候的变动及其成因具有重要的科学意义。在这其中，关于EU型遥相关机制的研究则是最为关键和核心的内容。本研究以冬季月尺度上的EU型为对象，通过对大气瞬变扰动反馈和斜压能量转换等过程的分析，研究其形成和维持的物理机制。结果表明，1）月尺度的EU型表现为东西向的波列分布，EU波列从北大西洋西部经过斯堪的纳维亚半岛一直传播到东亚地区，并且在垂直方向上具有相当正压结构。对应于EU型正位相，对流层高层亚洲急流增强，北美急流减弱。欧亚大陆东部出现显著降温，欧洲东部及邻近北极地区出现显著增温。2）北大西洋中部海温异常与EU型有密切关系。冬季季节平均的EU型与北大西洋海温异常的相关关系存在着年代际变化。一方面，高低相关时段不同的海温强迫与EU型结构变化有关；另一方面，正压模式模拟结果表明，大气对北大西洋海温异常的响应，与大气基本流场的改变有关。3）对准地转位势倾向方程的诊断表明，EU型位于北大西洋上空的异常活动中心主要是由高频瞬变波的动力强迫作用和热力强迫作用维持，这表明，高频瞬变波的反馈作用对EU型位于北大西洋上空的异常活动中心的维持起到一定的作用。4）对EU型的正压能量转换和斜压能量转换研究表明，对流层高层的200hPa高度上，正压能量转换主要集中在气候态急流轴附近，扰动动能从基本流场向EU型转换主要发生在北美急流出口区东侧、西伯利亚地区和亚洲急流的出口区；斜压能量转换主要发生在北美急流出口区东侧。斜压过程在EU型中的贡献要大于正压过程。