夏季东北亚低压的形成机理

There exists a low pressure system in the lower troposphere of continental northern East Asia in boreal summer.The northern East Asian low (NEAL) is located in the downstream region of the Tibetan—Mongolian Plateau and north edge of the East Asian summer monsoon. The NEAL in the north and the subtropical high over the western North Pacific in the south forms a meridional land-sea thermal contrast and leads to a subtropical East Asian westerly monsoon in between, which greatly affect summer climate in East Asia.With the support of the project funded by the National Natural Science Foundation of China for the period 2014—2017, the applicant has investigated characteristics and mechanisms of the interannual variation of the NEAL and also their impact on East Asian summer rainfall. The current proposal is a succession of the project. The applicant will further investigate the formation mechanism of the NEAL focusing on possible impacts of diabatic heating, transient eddy forcing, and topography of the Tibetan Plateau and Monglian Plateau. Also, the relative importance of these three forcings on formation of the NEAL will be compared with those on formation of the south Asian low and the Aleutian low in the lower troposphere. Performance of this project will improve the theory of meridional thermal contrast-inducing monsoon flow and, moreover, our understanding of the formation and variability of the East Asian summer monsoon. In addition, the comparison of the role of the different physical processes in formation of the NEAL between observation and model simulation may help understand model simulation bias in East Asia summer circulation and climate and, therefore, benefit model improvement.

夏季，东亚北部地区对流层低层为一个低压环流系统（东北亚低压）所控制，该低压位于青藏—蒙古高原大地形的下游和东亚夏季风的北部边缘地区。东北亚低压与其南侧海洋上空的西北太平洋副热带高压形成经向的海陆热力差异，共同影响着东亚夏季风环流和气候。申请人主持的基金面上项目（2014—2017年）深入研究了夏季东北亚低压年际变化的特征、机理及其对于东亚夏季降水的影响。本申请书是该项目的延续，将在前期研究的基础上进一步从非绝热加热，中纬度天气瞬变扰动以及地形影响三个方面探讨夏季东北亚低压的形成机理。该项目的实施将有助于进一步完善南北热力差异激发季风环流的理论，提高对于东亚夏季风形成和变异机理的认识。此外，通过对比观测和数值模拟中不同物理过程对夏季东北亚低压影响的差异，可进一步认识东亚夏季环流和气候模拟偏差的物理原因，为模式改进提供基础。

东北亚低压是位于东亚中纬度的、对流层低层的一个夏季低压环流系统，它与南侧的西太副高形成东亚地区南、北向的热力差异，控制着东亚季风西风和梅雨带降水分布。此外，东北亚低压东部的偏南风气流有利于沿着西太副高西侧输送的水汽继续北上，形成中国东北地区的夏季风降水。本项目在前期研究东北亚低压变化特征和影响的基础上，进一步从非绝热加热、瞬变扰动反馈和大地形作用三个方面分析东北亚低压的形成机理。..研究结果表明东北亚低压形成主要受到非绝热加热的影响，而瞬变扰动反馈的贡献很小。数值模拟试验结果显示局地潜热加热对东北亚低压形成的贡献最大，其与辐射冷却的协调作用导致低压在东北亚地区形成；局地感热也有利于东北亚低压形成，但其贡献是次要的。陆地非绝热加热影响被低层的北风冷平流所部分抵消；北风东侧进而形成气旋低压环流。另一方面，辐射冷却导致东北亚地区出现低层南风，改变低压强度和位置。两者的共同作用导致闭合的东北亚气旋低压环流形成。进一步，研究结果显示东北亚低压的次季节变化（6、7月强，8月弱）主要来自于8月辐射冷却增强的影响，而潜热和感热减弱的影响是次要的。..此外，亚洲大地形（青藏-伊朗-蒙古高原）和海陆分布对东北亚低压的形成都十分重要。当只考虑海陆分布影响，中纬度的东北亚低压和南侧的副热带南亚低压相对独立。而在引入大地形之后，东北亚低压增强，并且向高原靠近，与南侧低压合并形成强大的亚洲低压。..项目的研究成果有助于进一步完善南北热力差异激发季风环流的理论，提高对东亚夏季风形成和变化机理的认识。同时，通过对比研究观测和数值模拟中不同物理过程对夏季东北亚低压影响的差异，认识模式对东亚夏季环流模拟偏差的物理原因，可为改进模式提供理论基础。