热带印太海温年际变异中局地大气与海洋过程的相对重要性

The tropical Indo-Pacific SST variability is closely related to atmospheric forcing processes (wind-evaporation effect, shortwave-radiation effect) and oceanic forcing processes (wind-horizontal advection effect, wind-vertical advection effect). However, the relative roles of these forcing processes are still lack of systematic research, and the proposal will conduct an innovative investigation of this issue. Based on the heat budget diagnosis and the analysis of lead-lag relationships of SST with precipitation, surface wind, ocean advection, and heat fluxes, we will document the relative importance of the atmospheric and oceanic forcing processes for the interannual variability of tropical Indo-Pacific SST, address the seasonality and regionality of these processes, investigate the connection of mean states with interannual signals, and distinguish different mechanisms of regional air-sea interaction. We will evaluate the CMIP5 model performance in regional air-sea relationship before the models are applied in the studies of regional climate variability. The accomplishment of the proposal will greatly advance the understanding of the processes and the corresponding mechanisms involved in the tropical air-sea interaction, and contribute to the understanding of short-term climate variability and the short-term climate prediction in China.

热带印太海温的变化同时受到局地大气过程（“风-蒸发”、“云-辐射”效应）和局地海洋过程（“洋流-热平流”、“洋流-热对流”效应）的影响；这些局地海气过程对印太海温年际变化的相对贡献及其季节-区域差异性，仍缺乏全面和深入的研究。本项目拟利用统计分析和数值诊断等方法，结合热量平衡方程，针对不同的季节和区域，对上述四种主要的海气强迫过程进行定量化分析，以揭示局地大气和海洋直接强迫过程对印太海温变化的相对重要性及其季节-区域依赖性；在此基础上，探讨气候态背景如何调制这种季节-区域差异性特征，总结归纳热带印太地区典型的海气强迫机制；最后，诊断CMIP5模式对上述海气强迫和海温反馈过程的模拟能力，以评估CMIP5模式在区域气候研究中的适用性。本项目的实施将显著提高对热带海气相互作用过程和机理的认识，有利于改进对我国短期气候变化的理解和预测。

研究热带印太地区局地海气相互作用过程，对理解我国气候变异的成因机制起着不可或缺的作用。而当前研究对热带印太局地海温年际变异成因和海温反馈机理的认识，仍存在许多待解决的问题。本项目的研究工作通过探讨海气强迫过程在海温年际变率的相对重要性及海温热力变化对海气过程的反馈机制，发现1）大气热力过程对海温年际变异的贡献主要体现在赤道以外的季风区并且覆盖范围广泛，海洋动力过程的贡献主要集中在赤道和沿岸海区。海气关系的季节和区域性很大程度上受到了气候平均态分布的影响。2）印太大尺度海温热力强迫过程是导致南海季风提前爆发的主要热力成因，而局地海温热力作用则是决定南海季风加速爆发的主要因素。3）印度洋和太平洋热力结构配置在21世纪初的转变，可以导致西太夏季气候环流模态发生明显的东移和改变。该系列工作较为全面地揭示了热带印太局地海气强迫过程和海温反馈过程的性质及机制，进一步完善了热带地区局地海气相互作用的机理研究，是热带局地海气相互作用机理研究的重要补充，同时，该研究成果为分析热带年代际变率提供了新思路，为南海季风爆发、我国沿海地区短期气候预测提供了重要的理论依据。