大气准定常行星波活动在东亚冬季风路径年际变化中的动力作用研究

冬季风的路径是东亚冬季风研究中的一个重要问题，它与冬季风的主体或说冬季风最强的异常信号所处的位置紧密联系，我国科学家很早就从统计上研究了冬季风季内时间尺度系统（如寒潮、西伯利亚高压）的主要路径。当前，东亚冬季风的年际变化问题正受到越来越多的关注，但目前的研究基本都针对冬季风的整体强度，而对冬季风路径的年际变化关注较少。一项最新的研究表明，季节平均的东亚冬季风路径也有显著的年际变化，且这种路径的变化对东亚冬季气候有区别于冬季风强度的非常显著的影响。本研究着眼于这一新的观测事实背后的动力机制，通过资料分析、动力诊断和数值模拟等手段来研究大气准定常行星波活动在东亚冬季风路径年际变化中的动力作用，从而揭示东亚冬季风路径年际变化的机制。这不仅对深入理解东亚冬季风年际变化的规律、揭示东亚冬季风年际变动的机理有重要的科学意义，而且对提高实际业务中东亚冬季风的短期气候预测能力也有潜在的应用价值。

项目实施的3年中，本人基本按照计划开展各项工作，主要完成了以下四方面研究：.1、比较了现有的东亚冬季风（以下简称冬季风）指数并评估了它们对冬季风路径的描述能力，结果表明现有指数主要反映了冬季风的强度，而对冬季风的路径缺乏描述能力。.2、揭示了冬季风路径变化对应的大气环流特征和大气定常波活动特征，结果表明：（1）冬季风路径变化的高度异常在北太平洋表现出类似北太平洋涛动(NPO)的南北偶极子形态，在风场上表现为东亚－太平洋地区极锋急流的强度变化；（2）对应的行星波振幅表现为30º－45ºN和50º－60ºN两个纬度带间的反相变化，而行星波在白令海附近有异常的垂直传播。.3、通过动力诊断初步揭示了冬季风路径年际变化的动力过程和机制，结果表明：（1）北太平洋海温对冬季风的路径变化有强迫作用，一方面它可以通过激发大气定常波（特别是纬向2波）来实现，另一方面也会通过改变北太平洋地区的大气斜压性，从而改变该地区的瞬变波活动来实现，其中瞬变波在其中可能起到了使大气响应正压化的作用；（2）利用一个简单的正压大气模型分析了基本气流对东亚大槽轴线倾斜和冬季风路径的影响，结果表明纬向风的南北切变（而不是纬向风强度本身）在其中起到了重要作用；（3）NPO对冬季风路径的变化影响不大，这主要是因为东亚地区的极锋急流和副热带急流位置过近，而NPO和冬季风路径对应的位势高度场的偶极子节点所在的纬度仅有细微差别，因此它们反映了纬向风场的不同特征。.4、基于个人兴趣和近年来发生的冬季极端事件开展了其他有关的研究：（1）分析了2009年12月北半球异常冷事件的基本特征，揭示出大气准定常行星波垂直传播的异常以及由此引发的平流层异常AO信号下传对这次冷事件起到了重要作用；（2）分析了2008年1月一次寒潮对MJO的触发过程和机制，丰富了对冬季风引起的热带－热带外相互作用的认识；（3）分析了两种El Niño对东南亚冬季降水的不同影响及其机制。. 3年来发表项目资助论文5篇，其中SCI论文4篇，CSCD论文1篇，超过预定目标。其中基于第一部分研究内容撰写的论文获得“马塔切纳青年优秀论文奖”。项目在研过程中，本人晋升为副研究员并获批硕士生导师，目前指导硕士生2名，并被中科院研究生院和大气所授予“教学贡献奖”。依托于本项目，本人申请并获批了NSFC-ICTP学术会议项目和中泰国际（地区）合作交流项目各一项。