东中国海黑潮在东亚区域气候及其变化中的作用

As an important component of the western boundary current of the North Pacific, the Kuroshio over the East China Sea (ECS) leaves a visible warm tongue and an associated sharp sea surface temperature (SST) front over the East China Sea. Due to the narrow horizontal scale of the warm tongue and SST front and sparse in situ observations, the effects of the ECS Kuroshio on the East Asian regional climate and its change have not been extensively investigated. Our previous studies on ECS air-sea interactions indicate an ocean-to-atmosphere forcing over the East China Sea. The atmospheric response to the ECS Kuroshio is not limited to marine atmospheric boundary layer, it can extend well into the free troposphere, with frequent occurrence of deep cumulus convection. Using a suite of high-resolution satellite observations and reanalysis datasets in combination with high-resolution regional/general circulation models, our proposal will focus on the effects of the ECS Kuroshio on the East Asian regional climate and its change, in particular, the effects on the main rainbands over the East China in spring and early summer. Underestimation of the effects of the ECS Kuroshio probably is the major reason why most state-of-the-art general circulation models have difficulty simulating East Asian climate.

作为北太平洋西边界暖流的一部分，东海黑潮在海表面温度场上明显表现为一暖舌以及水平温度梯度大而窄的海洋锋区。一方面，由于暖舌及相应的海洋锋区水平尺度相对较小，另一方面，由于缺乏长期高分辨率的观测资料，有关东海黑潮对东亚区域气候及其变化的影响一直没有得到广泛的关注。我们的前期研究已经表明，东海黑潮在局地海气相互作用中明显表现为海洋对大气的强迫作用，东海黑潮对大气的影响并不局限于边界层，其影响可通过其上深对流活动扩展至整个对流层。因此，本项目将利用高分辨率的卫星资料和再分析资料，结合高分辨率的区域大气模式和全球大气环流模式，系统研究东海黑潮对东亚区域气候及其变化的影响，特别是对春夏我国东部主要降水雨带的影响，评估忽略或严重低估东海黑潮对大气的影响对全球大气环流模式在模拟东亚气候存在的可能影响，为提高东亚地区的数值天气预报和短期气候预测水平提供理论依据。

作为北太平洋西边界暖流的一部分，东海黑潮在海表面温度场上明显表现为一暖舌以及水平温度梯度大而窄的海洋锋区。本项目利用高分辨率的卫星资料和再分析资料，结合高分辨率的区域大气模式和全球大气环流模式，系统研究了不同时间尺度上与东海黑潮相联系的海气特征及其对东亚区域气候及其变化的影响，取得了以下一些有意义的结果。1）在天气时间尺度上，不同海表面盛行风背景下大气对东中国海黑潮海洋锋响应特征及其机制明显不同。当海表风平行于海洋锋吹时，在海洋锋的暖（冷）侧形成海平面气压低（高）压异常和海表风辐合（辐散），在黑潮暖流上空降水强度和对流降水频次增大，大气的响应不仅局限在边界层；而当海表风由冷（暖）侧至暖（冷）侧垂直于海洋锋吹时，辐散（辐合）出现在海洋锋上空，并且与下风（上风）方向的海表面温度梯度成正比，黑潮暖流对海平面气压、降水和对流活动的影响很弱。在平行于海洋锋的风向条件下海平面气压调整机制在起主要的作用，而在垂直于海洋锋的风向条件下垂直混合机制在起主要的作用。2）在季节和年际尺度上，春季东海黑潮区上空为一显著的大气热源，春季东海黑潮区大气热源异常增强时，其可在大气对流层低层强迫出偏南气流，同期春季及后期夏季西太平洋副热带高压异常增强并西伸，西北太平洋副热带地区为一反气旋式异常环流所控制，我国长江中下游以南地区降水异常增多；反之则相反。3）在长期变化时间尺度上，近50年中国近海冬季海表温度呈现明显的升高趋势，其中东海海区升温最为显著，冬季中国近海海表温度的长期升高与同期冬季中国降水的增多相对应，伴随冬季中国近海海表温度的长期升高，其通过改变低层大气的海陆热力差异对长江中下游及以南地区的降水产生影响。