热带太平洋增暖事件和印度洋偶极子事件对东亚夏季风的综合影响及机理研究

The prediction of the East Asian summer monsoon (EASM) variability on the interannual timescales is an important problem. Among the factors that influence EASM, the sea surface temperature anomalies (SSTAs) in the tropical Pacific and Indian Ocean are regarded as the most important one. Furthermore, the conventional El Ni?o and El Ni?o Modoki are the two leading mode in the EOF analysis of the monthly mean SSTAs in the tropical Pacific. The conventional El Ni?o is characterized by the dipole SSTAs pattern, with the positive SSTAs over the tropical eastern Pacific and the negative SSTAs over the western Pacific. In contrast, the El Ni?o Modoki is accompanied by tripolar SSTAs pattern, with warming SSTAs over the central Pacific and cooling SSTAs over the western and eastern Pacific. In addition, the Indian Ocean Dipole (IOD) phenomenon is a dominant ocean-atmosphere mode in the Indian Ocean. Therefore, the conventional El Ni?o, El Ni?o Modoki and IOD play a critical role in the interannual variability of the EASM. Previous literature, on the one hand, usually focuses on the combined impacts of El Ni?o and IOD on the EASM, while mixes the conventional El Ni?o and El Ni?o Modoki together. On the other hand, some previous literature classifies the El Ni?o events into convention El Ni?o and El Ni?o Modoki, and then investigates the respective influences of the two types of El Ni?o on the EASM, whereas overlooks the action of IOD in this process. Hence, the objective of this present program is to investigate the combined influences of the two types of the tropical Pacific Ocean warming events and IOD on the EASM and its related mechanism. Making clear this problem is in favor of improving the prediction level of the EASM variation.

东亚夏季风的年际变率是气候预测的重要问题。热带太平洋和印度洋的海洋热状况是预测东亚夏季风变异的重要外强迫因子。而典型El Ni?o事件（暖海温主要出现在热带东太平洋）、El Ni?o Modoki事件（暖海温主要出现在热带中太平洋）和印度洋偶极子（IOD）事件是热带太平洋和印度洋海温年际变化的主要模态。以往的研究或者主要关注热带太平洋增暖事件和IOD事件对东亚夏季风的共同影响，而未将El Ni?o事件进行分类；或者主要关注典型El Ni?o和El Ni?o Modoki对东亚夏季风的不同影响，忽略了印度洋IOD事件在其中所起的作用。基于以上考虑，本研究拟通过资料分析和数值模拟等方法来全面的分析热带太平洋典型El Ni?o、El Ni?o Modoki和印度洋IOD事件对东亚夏季风的综合影响，并揭示其中的机理。本项目对认识和理解东亚夏季气候异常有重要的科学意义。

项目实施的3年中，本人基本按照计划开展各项工作，主要完成了以下三方面研究：.1.分析了IOD、El Nino Modoki和典型El Nino事件对东亚夏季风的协同影响。结果表明：1）纯El Nino Modoki引起了西北太平洋低层大范围的气旋环流异常，阻碍了东亚夏季风水汽输送通道，造成长江流域降水偏少；相反，当El Nino Modoki伴随IOD同时发生时，西北太平洋低层的气旋环流减弱甚至消失，东亚夏季风异常不显著。因此IOD减弱了El Nino Modoki对东亚夏季风的影响。2）纯典型El Nino使得华北地区受偏北气流控制，阻碍了水汽向北输送，从而造成华北降水减少；比较而言，当典型El Nino伴随IOD发生时候，中国华北降水减少现象不再显著。.2.揭示了IOD对El Nino Modoki影响东亚夏季气候调制的物理图像。数值模拟分析表明：El Nino Modoki所引起的热带中太平洋对流异常通过Gill响应激发出关于赤道对称的Rossby波，从而在西北太平洋产生了气旋环流异常,引起了东亚夏季风异常。然而，IOD通过加强印度季风区的对流，激发出了在南亚上升，西太平洋下沉的东西向的大尺度环流异常。该环流异常在西太平洋区域表现为东风异常，加强了该区域的反气旋环流涡度。因此IOD减弱了El Nino Modoki所引起的气旋环流异常，进而减弱了El Nino Modoki对东亚夏季风的影响。.3.揭示了典型El Nino和El Nino Modoki衰减期对东亚夏季气候影响的不稳定性。1）PDO的影响：在PDO正位相下，典型El Nino年衰减期中国夏季降水异常呈现三极型分布，副高及季节内降水变率较小；在PDO负位相的下，El Nino Modoki衰减年中国夏季降水异常呈现两极型分布，副高和降水都存在显著的季节内的变化。2）东亚冬季风的影响：当弱EAWM与El Nino同时发生时，El Nino激发的西北太平洋反气旋偏强，因此对东亚夏季风的影响偏强；当强EAWM与El Nino同时发生时，东亚冬季风减弱了El Nino激发的西北太平洋反气旋，从而使得El Nino对东亚夏季风的影响减弱，降水场表现为东北地区降水偏少。.发表项目资助SCI论文4篇。通过本项目的研究，深入理解了热带太平洋和印度洋海温对东亚夏季风影响，为我们更准确的预测东亚夏季气候提供了理论依据