近几十年来东亚冬季风年代际尺度减弱、增强的机制及归因研究

The East Asian winter monsoon (EAWM) is one of the most active components in the global climate system. Based on the latest observational studies, after a long weakening since 1986, the EAWM significantly strengthened after 2005, which cause severe winter weather in China (such as extremely low temperatures, blizzards). The process that the EAWM weakened from its strong period and then recovered shows a significant decadal variability. Despite the critical importance of the EAWM for weather in China and neighboring regions, the ultimate causes for these two decadal shifts remain unclear. Focusing on the decadal shifts of the EAWM in 1986 and 2005, this project will integrate a variety of observational datasets and multi-model simulations to compare and investigate the spatio-temporal variabilities of the EAWM. We will try to explore the causes and mechanism from internal variability of the climate system and external forcing. Additionally, the multi-model results derived from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) will be used to project decadal evolution of the EAWM under global warming. This project will help us to further understand climate variability and mechanisms of the EAWM. The related projection on the EAWM will help to improve the prediction of future winter climate change in East Asia.

东亚冬季风是北半球冬季最为活跃的环流系统之一。最新观测研究发现，东亚冬季风自1986年经历了长期的偏弱阶段后，从2005年以来，恢复增强，并在近年来，导致我国冬季大范围冰冻雨雪和寒潮大风天气频发。这种冬季风从强转弱，再恢复增强的过程，展现出显著的年代际变化特征，但是究其成因，尚不清楚。本项目聚焦东亚冬季风在1986年和2005年两次年代际转型，将集成多种资料及数值模拟结果，拟对东亚冬季风这两次年代际转型的特征及规律开展系统性的对比研究，并从气候系统内部变率及外部强迫等两个方面探求其成因及动力学机制。最后，利用优选的“国际耦合模式比较计划”（CMIP5）多模式结果预估未来全球变暖背景下东亚冬季风的年代际演变规律。本项目将对深入认识和理解东亚冬季风气候变异和机理具有重要意义，相关预估结果将有助于进一步提高对未来东亚冬季气候变化的预测水平。

东亚冬季风是北半球冬季最为活跃的大尺度环流系统，其变化对东亚冬季天气、气候具有重要影响。为此，该项目聚焦东亚冬季风年代际变异问题，从东亚冬季风变化的事实、机制及未来演变趋势等多个方面开展研究，结果总结如下：（1）东亚冬季风在1980年代中期发生显著的年代际减弱现象，西伯利亚高压和东亚大槽明显减弱、高空西风急流北移，各子系统均呈现协调一致的变化趋势；而在之后的30多年时间里，东亚冬季风各子系统表现出并不一致的年代际变异特征，其中低层环流变化较为明显。（2）热带强火山喷发和太阳辐射变化分别在年际尺度和多年代际时间尺度影响东亚冬季风的强弱变化；进一步研究显示，上述两种自然外强迫因子的变化以及人类活动引起的温室气体浓度快速升高是导致东亚冬季风在1980年代中期发生显著年代际减弱的重要原因。（3）气候系统内部模态厄尔尼诺—南方涛动和北极涛动也是引起东亚冬季风发生变异的主要影响因子，尤其在年代际时间尺度，北极涛动的年代际位相转变很可能是导致无外强迫变化背景下东亚冬季风发生年代际变异的重要原因。（4）在东亚冬季风未来演变趋势方面，通过对比全球不同温升幅度的模拟结果发现：在未来增暖背景下，西伯利亚高压将减弱，阿留申低压将增强，而低层环流变化不确定性较大；从全球增暖1.5℃到2℃，东亚冬季风多个子系统的变化更为显著，多模式结果一致性更高。以上研究结果有助于我们更加深刻的认识和理解东亚冬季风的变异机理，对东亚冬季风预测和预估水平的提高具有重要的科学意义，相关研究成果已发表学术论文9篇（其中SCI论文8篇）。