内部变率和自然强迫对20世纪中国气候变化的贡献及其物理过程

This project will investigate the internal variability of climate change in China and the impacts of key decadal oscillations (PDO and AMO) on the climate, based on the observed (reconstructed) datasets and the modeling results from a nearly 1000 years preindustrial control experiment. Moreover, the changes in PDO and AMO under natural forcings, the impact of their changes on the climate in China and also the associated physical mechanisms are investigated, by using the simulation results from a natural forcing experiment for the last millennium. Furthermore, the contributions of internal variability and natural forcings to the twentieth century climate change in China are evaluated. Performance of this project will benefit our understanding on the attributions and its associated physical mechanisms of climate in China, and help us to improve the ability of future climate projection.

本项目将利用观测（重建）资料和气候系统模式近千年控制试验数值模拟结果，分析中国气候变化的内部变率以及主要年代际变化信号（PDO和AMO）在内部变率中对中国气候变化的影响；利用过去近千年自然强迫试验数值模拟结果，分析PDO和AMO对自然强迫的响应，以及这种响应对中国气候变化的影响及其物理过程；评估内部变率和自然强迫对20世纪中国气候变化中主要变暖变冷事件的贡献。该项目的实施对了解中国气候变化的物理机制，完善对于中国气候变化的归因认识以及未来气候变化预估的均具有十分重要的科学意义。

气候变化受到多种过程的影响，包括气候系统内部变率的影响，自然强迫的作用以及人类活动的影响。本项目的研究表明自然强迫的作用会导致全球年平均温度显著降低；另外，自然强迫的作用还会导致全球大部分地区的降水减弱，尤其在中高纬地区。.对中国东部区域20世纪气候变化过程的分析表明，气候系统内部变率对20世纪中国的两次变暖过程没有贡献，但可能对20世纪中期变冷过程产生影响。自然强迫是导致中国1940年代变暖的关键原因。人类活动在20世纪初期导致的变暖趋势非常弱，为1940年代的变暖提供了一个暖背景。自然强迫与人类活动影响通过非线性过程相互作用，使得20世纪早期变暖峰值发生在40年代。在1940–1970年代的变冷过程中，自然强迫起关键作用。20世纪末期的增暖过程主要由人类活动影响导致。.进一步分析表明，在自然强迫下，当PDO由负位相转变成正位相并逐渐增强时，西北太平洋副热带高压西伸增强，在对流层出现异常反气旋，盛行暖平流，导致中国东部年平均地表温度升高；反之，当PDO正位相逐渐减弱并向负位相转变时，东亚地区逐渐变冷。同时，自然强迫能增强内部变率中北大西洋和北冰洋海温异常与东亚地表温度异常之间的联系。在自然强迫作用下，北大西洋和北冰洋海温异常在中高纬度激发沿纬向向东传播的波列，从而影响东亚地表温度异常。.以前研究发现，中国东部气候变化与AMO有较好的一致性变化。本项目研究发现，在内部变率作用下，AMO具有40–60年左右的周期变化，大气环流异常及北大西洋海洋热传输带在AMO相位转换中起到重要的作用；AMO周期变化各个阶段的大气海洋异常型能够传递到北太平洋海域，引起PDO的响应，从而调制中国东部气候的年代际变化过程。.另外，本项目还分析了CMIP模式对东亚夏季风系统的模拟性能，并预估了东亚季风系统的未来变化特征。.本项目所取得的结果将有助于更好理解东亚气候变化的物理机制，对于完善中国气候变化的认识以及预估未来气候变化均具有十分重要的科学意义。